ニュートリノ実験および原子炉モニターのための水ベース液体シンチレータの開発研究

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K05467
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 鈴木 州 神戸大学, 理学研究科, 助教 (20243298)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: ニュートリノ / 液体シンチレータ

Outline of Annual Research Achievements

現在、ニュートリノ実験で用いられている検出器には様々な種類のものがあるが、たとえばスーパーカミオカンデ実験に代表される水チェレンコフ検出器や、原子炉ニュートリノ実験で広く用いられている液体シンチレータ検出器などがある。上記の２つの検出器のうち、水チェレンコフ検出器は、ニュートリノの方向に感度をもつが、原子炉や太陽から来るニュートリノのように、低エネルギーのものは検出できない。一方で液体シンチレータ検出器は、低エネルギーのニュートリノまで検出できるが、その到来方向には感度を持たない。また、液体シンチレータは、一般に可燃性で人体や環境に対して有害である。
本研究では、水チェレンコフ検出器のニュートリノの到来方向に感度をもつという長所と、液体シンチレータ検出器の低エネルギーニュートリノに感度を持つという長所を持ち、、さらに不燃性で人体や環境に害の少ない、水をベースとした液体シンチレータの開発を目指している。
先行研究としては、水に不溶な蛍光剤を界面活性剤を利用して溶かしこむことができ、これに放射線源コバルト60からのガンマ線を照射することにより、コンプトン散乱による電子からのシンチレーション光が観測できるかどうかを試みた。結果としては、何種類かの蛍光剤と界面活性剤の組み合わせにおいて、まだまだ微弱ではあるが、チェレンコフ光ではなく、有意なシンチレーション光を観測することができている。今後は、より発光量の多いものを目指していく。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

出張で不在中に、他研究者が誤って実験セットアップを解体してしまうということがあったため、その再構築からやらなければならなくなった。一部実験場所もなくなっていたので、まず、実験場所を確保することから始めた。次に、解体され離散していた装置類を集め直し、セットアップを組み直した。さらに、データ収集系に異常があったため、その修復に時間を要した。
以上のような経緯で、進捗状況としては遅れていることとなった。

Strategy for Future Research Activity

測定系の再構築と測定方法の確立には目処がたったので、当初計画に基づいて、より発光量の多い液体シンチレータの作製を試みる。
次に、硫酸ガドリニウムを溶かすことで、ガドリニウム入り液体シンチレータを作製し、中性子検出を試みる。ガドリニウムは、中性子の捕獲断面積が大きく、原子炉ニュートリノ（反電子ニュートリノ）の逆ベータ崩壊からの中性子を検出するために使用される。

Causes of Carryover

現在までの進捗状況に示したように、研究に遅れが生じているため、次年度使用額が生じている。
当初計画を次年度に先送りし、さらに当初の研究計画と合わせることで、研究費を使用する予定である。