2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of neutrino detector for sterile neutrino search
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16H03967
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
末包 文彦 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 准教授 (10196678)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
丸山 和純 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (80375401)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ステライルニュートリノ / ニュートリノ / JSNS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) 高い粒子識別能力を持つガドリニウム入り液体シンチレーターの開発： ナフタレンを液体シンチレーターに入れることにより，液体シンチレーターに高い粒子識別能力を持たせることができることを確認した． しかしナフタレンは，酸化しやすく不安定で，液体シンチレーターの劣化が見られたため，化学的に安定なDINを導入することにより液体シンチレーターに高い識別能力を持たせることができることを確認した．
(2) ステライルニュートリノエネルギーでの粒子識別能力とバークス定数の測定： 2016年11月に東北大学のサイクロトロンラジオアイソトープセンター(CYRIC)でテスト実験を行った．70MeVの準単色中性子と液体シンチレーター中の陽子との散乱により，陽子に与えられたエネルギーと検出器で測定されたエネルギーの比からバークス定数を測定した．またその信号の波形の解析から粒子識別能力の測定を行なった．2017年３月にCYRICで中間報告を行なった．
(3) 広いダイナミックレンジのPMTの開発： 既存のPMTの調査を行い，浜松フォトニクスのテーパーデバイダの8インチPMTの特性の測定を行い，良い性能を有していることが判明した．そのため，PMTを調達する際にこのテーパーディバイダを採用する選択肢を得た．
(4) 検出器タンクの検討： この実験では年に１度液体シンチレーターを満たした検出器全体をクレーンで移動しなければならない．そのため内部液体のスロッシングを抑えるため，蓋の本体部分が液体のレベルより低い特徴的なステンレスタンクの検討を行い，その設計を行なった．これらの実績を元にして2017年にステンレスタンクの建設を行なった．
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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
2016年度の予算の一部を2017年度に繰り越したため，本実績報告書は，2018年4月に書いている．したがって進捗状況は2017年度末のものである．
本研究により，液体シンチレーター，アクリルタンク，光電子増倍管システムの設計，バックグラウンドの評価などに目処がついた．これによりJSNS2実験ではすでに実験装置の建設を開始している．本研究は，検出器開発であり，実際の建設は研究分担者の丸山和純氏が研究代表者である基盤Sにより行っている． ステンレスタンクの建設は2017年度に開始し同年度内に終了した．液体シンチレーター，光電子増倍管システムも２０１８年度中に調達可能になる予定である．
これまで全体スケジュールの大きな遅れやトラブルはなく，本研究はおおむね順調に進展しているということができる．
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| Strategy for Future Research Activity |
2016年度の予算の一部を2017年度に繰り越したため，本実績報告書は，2018年4月に書いている．したがって今後の推進方策は，2018年度以降についてである．
これまでの研究で検出器要素の検討・開発はほぼ終了し，今後は実験装置の本格的な建設の段階に入る．それに伴い本研究では今後アクリルタンク仕様の決定を行う．アクリルタンク本体の構造はほぼ決定しているが，ステンレスタンクとのインターフェース部分の検討・設計が残っている． ステンレスタンク内面に光電子増倍間を敷き詰め，その中にアクリルタンクを設置する．ステンレスタンクにアクリルタンクの支持構造を取り付け，アクリルタンクをそれに固定する．また，上部では，ベローズを介してステンレスタンクに固定する．このようなアクリル構造の検討・設計を行う．
光電子増倍管は，フランスで行っているダブルショー実験のものを再利用する予定である．ダブルショー実験装置から200本の10インチ光電子増倍間を取り外し，箱に入れ日本に輸送する．その準備のため，研究代表者がフランスに行き，解体手順の検討，スケジュールの調整，運送業者との打ち合わせ，必要な道具や人員の確保などを行う．実際の作業では，学生や東北大の技術職員を現地に派遣する．
本研究成果を基にして2017年度終わりにPTEPに投稿したTechnical Design Reportを校正する．本論文は近々掲載予定である．
2019年には実験を開始し，数年以内には，ステライル ニュートリノ問題に決着をつける．
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