2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of the new optical sensors for exploration of deep Universe with the next generation neutrino telescopes
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16H02174
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
石原 安野 千葉大学, 大学院理学研究院, 教授 (40568929)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ニュートリノ検出器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度前半までの開発の進展状況およびデザインとその性能が評価され、本研究によってプロトタイプ検出器が開発されてきた新型光検出器D-Eggは世界12か国300人の共同研究者からなる国際共同プロジェクトにおいて、正式に採用され2022年に南極点氷河に埋設されることが決定した。この決定をうけ新型光検出器の本研究開発の方針として個々の部品の性能向上研究に加え、実際の南極氷河中で埋設後10年にわたり確実にIceCube実験の一部として稼働することを目指した。この目標にむけ、南極点での建設を担う米国科学財団との取り決めに沿った正式な国際レビューが開始し、第一回目となる2018年9月に行われたDesign Reviewでは、アメリカやドイツからの審査員により詳細な主要部品の評価が行われ、PMT、耐圧ガラス球、光学シリコンゲルについては要求値を満たしていることを確認された。PMTの高電圧基板についてはその効率が低いことが問題視され、新たな部品選定が必要となったが、その後基準を満たす候補の選定することで改善した。また、今年度は読出し基板のプロトタイプの製作を開始した。温度変化や輸送時振動に耐えうる堅朗性を確かめると共に、詳細な性能評価を行った。堅朗性要求を満たすものであることは確認できたが、電気ノイズが高いことが懸念事項として残り、この改善を今後の課題とする。また、新型光検出器は、南極点氷河中では氷中光伝搬を理解するための較正装置としての役割も果たす。光検出器モジュール内には較正光源となる12個の紫外LEDを設置する。このためGEANT4をベースとした氷河中の光伝搬の詳細な理解に向けたシミュレーションを行い、LEDの配置及び特性の最適化を開始した。IceCubeデータの解析も行い世界最高感度での10PeVより上のエネルギー領域における宇宙ニュートリノ流量に対する制限をつけ論文として出版した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでに本研究提案によってプロトタイプ検出器が開発されてきた新型光検出器D-Eggが大型国際共同プロジェクトにおいて正式に採用され、2022年に南極点氷河に埋設されることが決定したことは非常に大きな進展である。このことによりより詳細にコラボレーションとしてレビューを行うテクニカル審査チームが結成され、デザインに見落としがないかの精査が始まった。南極点での長期安定稼働に向け、当初の想定よりもより厳しい要求が課されることになり、いくつかのデザインについてはより堅朗性の高い部品を使うことが推奨されアップデートが必要となる。この部分においては遅れが生じることとなるが、全体的な検出器デザインのクオリティおよび共同研究者内での協力体制は向上はしているため、研究計画内における新型検出器の完成を見通すことが出来る。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の課題は読出し基板の改善である。そのほかの部品については最終試験を残し概ね方向性は見えているため、読出し基板を完成させることが非常に重要である。特に南極点にあるコントロールルームからのコントロール及びデータ取得を可能とするためにIceCube実験側との綿密なコミュニケーションを図ったうえでの完成を目指す。今後は引き続き長期間の安定稼働をすることができる検出器を完成させるために、完成機に近いプロトタイプに対しストレス試験などを行っていく。
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