2018 Fiscal Year Research-status Report
ニュートリノ原子核反応の理解にむけた大型液体アルゴンTPC測定器の開発研究
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18K03684
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
坂下 健 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 (50435616)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ニュートリノ / 液体アルゴン / ニュートリノ原子核相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、「ニュートリノ-原子核反応の理解不足」を高い粒子識別能力とエネルギー測定能力を持つ3次元イメージング測定器「液体アルゴンタイムプロジェクションチェンバー (液体アルゴンTPC)」を用いて解決する。高い信号-雑音比で信号読み出し可能な気液2相型の液体アルゴンTPC測定器を大型化し、ニュートリノ原子核反応の詳細測定に挑戦する。
2018年度は、大型液体アルゴンTPC測定器の実現にむけた要素技術開発を行った。ニュートリノ原子核反応の測定実験に向けて必要となる1ton以上の検出器の実現にむけて、高い信号-雑音比の実現と信号読み出し面積の大面積化を目指している。
高い信号-雑音比にむけては、荷電粒子が検出器を通過した際につくる電離電子を測定器上部のガス領域に取り出し、ガス領域に設置した増幅装置で信号を増幅して読み出す。先行研究で準備を進めてきた内容量30リットルの液体アルゴンTPCに10cm x 10cmのガス増幅器(GEM)およびストリップ読み出しを組み込んで、アルファ線源や宇宙線による性能評価を行った。
まず、ガスアルゴン中でのGEMの信号増幅率の印加電圧依存性を測定した。GEM内部電場25kV/cmで増幅率約2、32kV/cmで増幅率約20という結果を得た。次にこのGEMを液体アルゴン上部で運転し、宇宙線ミュー粒子が液体アルゴン中を
通過する際に生成される電離電子を上部ガス相に取り出し、このGEMで増幅して信号増幅された宇宙線トラック事象の観測を行なった。得られた宇宙線トラック事象から信号-雑音比や、その安定性などの評価を進めている。信号利得の時間依存性なども見られており、このデータから検出器の応答を理解し、次のステップでは、ニュートリノ原子核反応測定実験にむけたシミューレーション研究へフィードバックさせたい。
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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
当初予定していた要素技術開発やシミュレーションスタディにむけた準備がおおむね予定通り進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、読み出し面の大型化にむけて、50cm x 50cm の大きさのGEMやストリップ読み出し面の設計を進める。また、これまでに収集した小型検出器の気液2相読み出しのデータを詳細に解析して、検出器の応答を理解し、液体アルゴンTPCを用いたニュートリノ原子核反応測定実験の実現性評価にむけたモンテカルロシミュレーションの開発を進める。
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