2017 Fiscal Year Annual Research Report
A new challenge of the KamLAND-Zen experiment aiming at discovery of the Majorana nature of neutrinos.
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17H01120
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
白井 淳平 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 教授 (90171032)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ニュートリノ / ２重ベータ崩壊 / カムランド禅 / 液体シンチレータ / キセノン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、素粒子物理学および宇宙物理学の最重要課題の一つであるニュートリノのマヨラナ性の検証を目指し、現在のところ唯一実現可能な検証手段である「ニュートリノの放出を伴わない２重ベータ崩壊（0νββ崩壊）」の超高感度探索を推進するカムランド禅実験の新たな挑戦である。すなわち136Xeを用いた0νββ崩壊探索で申請者が推進した基盤研究S（課題番号25220704）の成果を受け、検出器の中核であるキセノン含有液体シンチレータを収納する大型かつクリーン度を改善した新型ミニバルーンを導入し、キセノン量の倍増と背景事象の大幅な低減を行い、探索感度の飛躍的な向上を実現し0νββ崩壊発見を目指すものである。以下に本年度の成果を述べる。
2011年度から行って来たカムランド禅実験のキセノン溶解液体シンチレータ収納用ミニバルーン（直径3.1m）に代わり、体積が２倍の新型ミニバルーン（直径3.8m）の製作の再挑戦を開始した。昨年度リークが判明し検出器から取り出した同寸のミニバルーンについてリーク箇所を詳細に調べ、その原因と製作上の問題点の洗い出しを行った。これに基づく改良型フィルム溶着機を導入し溶着条件の最適パラメータを決定した。また製作上のクリーン度向上のためのさらなる改善策及び作業効率向上のための種々の工夫を行った。製作後のミニバルーンの入念なリークチェックと補修に時間を要したが、新型ミニバルーンは完成し、検出器投入前の最終段階を迎えている。製作工程での多くの確認チェックの結果から以前のミニバルーンと比べ清浄度、強度、気密性がいずれも大きく向上しており、新年度の高感度実験の開始を目指して新たなカムランド禅実験の準備の最終段階を迎えるに至っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型ミニバルーンの製作には慎重を期し、改良型溶着機（大小複数のタイプ）導入と溶着パラメータの最適化、新型ヘリウムリーク検出器導入による溶着部及びバルーンフィルム部について入念なリークチェックと補修を行った。その結果当初の予定を越える期間を要した。すなわち当初はミニバルーン製作を秋頃に完成させる予定であったが、製作期間が冬場の乾燥期にずれ込んだため、クリーンルーム内の湿度が大きく低下することとなり、ナイロンフィルムの乾燥を招く事態となり、静電気によるトラブル防止を含め、フィルムの取扱いに一層の注意が必要となった。対策としてクリーンルーム施設内の清浄空気への大型加湿装置の導入を決定し、装置の設計製作及び調整と導入後の作業時間の変更などを行った。計画は着実に進捗し、ミニバルーン本体は完成し新年度には物品の神岡現地への搬送と検出器へのミニバルーン設置を行う目処を立てることができた。したがって本計画全体への特段の影響はないと判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
新年度は早期に検出器へのミニバルーン設置を行い実験を開始する。設置工程は前回と同様であり、特段の問題はないと思われる。これまでの経験を活かしクリーン度と安全性にさらなる注意を払い着実に進める。順調に進めば年内に高品質データの採取と解析により、マヨラナ有効質量の逆階層領域に世界で初めて踏み込む超高感度探索が開始できる見込である。
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[Journal Article] KamLAND2017
Author(s)
Junpei Shirai
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Journal Title
Proceedings of Science(NEUTEL2017)003
Volume: 307
Pages: 003-(1-10)
DOI
Open Access
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