2018 Fiscal Year Annual Research Report
Ultrahigh sensitivity neutrino-less double beta decay search with a new type of detector with direction information added
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17H04834
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
上島 考太 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 助教 (80605379)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 波長変換剤 / 二重ベータ崩壊 / 液体キセノン / 方向検出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
極低放射能環境を生かした、液体キセノンを用いたニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊(0ν2β)発見に向けた研究開発を行なった。エネルギー付加による不感領域を無くすため、プラスチックシンチレータ容器内に液体キセノンを導入し、0ν2β探索の探索感度を大幅に向上させる。また将来究極のバックグラウンドとなる8B太陽ニュートリノ低減のため、液体キセノン中で発生するチェレンコフ光と液体キセノンのシンチレーション光を分離して検出することにより、どの程度方向の情報を抽出できるか評価を行う。
本年度は、昨年度開発したポリスチレンベースのプラスチックシンチレータ容器が耐有機溶剤特性がわるく、カムランドの液体シンチレータに溶けてしまう。このため新たなベンゼン環を有する有機材料に着目し、耐有機溶剤性、低温特性、機械的強度に優れた、発光性樹脂に波長変換剤TPBを溶かし込んだ新型プラスチックシンチレータ容器の開発を行なった。複数の樹脂に波長変換剤TPBを溶かしこみ、波長変換剤TPBが析出する溶かし込める限界の量を確認した。今後開発した新型プラスチックシンチレータ容器に液体キセノンを導入し、波長変換剤を溶かし込む量と発光量の依存性、波形弁別能力を評価する。
またチェレンコフ光検出のための2inchのマルチアノードPMT、シンチレーション光検出のための8inchPMTをクライオスタット内に取り付け、高電圧を印加し、それぞれのPMTの信号を確認した。
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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
本年度は耐有機溶剤特性、低温特性、機械的強度に優れる新型プラスチックシンチレータ容器の開発に成功し、有機液体シンチレータ中に導入できる容器の開発に成功した。液体キセノンの導入は少し遅れたが、今年度は新たに開発したプラスチックシンチレータ容器も含め、３種類の容器に液体キセノンを導入する準備が整い、チェレンコフ光と波長変換された液体キセノンのシンチレーション光を分離して検出する準備が整った。このため本研究はほぼ順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
開発した３種類の波長変換剤を溶かし込んだプラスチックシンチレータ容器に液体キセノンを導入し、波長変換された液体キセノンのシンチレーション光とプラスチックシンチレータのシンチレーション光を0ν2βのシグナル2.5MeVでどの程度波形弁別できるか評価を行う。また液体キセノンのシンチレーション光とチェレンコフ光を分離して検出することにより、どの程度方向の情報を抽出できるか評価を行う。
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