2018 Fiscal Year Research-status Report
新光検出システム確立で目指す大型ニュートリノ・核子崩壊検出装置の高性能化
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18K13559
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
西村 康宏 東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (40648119)
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2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 検出器較正 / ニュートリノ / 光検出器 / 光源 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ニュートリノ・核子崩壊物理を探る次世代の「ハイパーカミオカンデ」計画を、最良の性能と感度と共に実現するため、開発された新型光電子増倍管の本来の性能を、実際に用いる較正精度と共に明らかにする。
より現実的な見積もりのため、ハイパーカミオカンデに用いる新型光電子増倍管を、スーパーカミオカンデの検出器タンク内に取り付けて長期実証・性能保証試験を行い、運用技術を確立することを目指す。また、従来型光電子増倍管に比べ、時間精度が倍に向上している新型光検出器を精密に較正するための高精度較正装置を開発する。
本年度は12年ぶりにスーパーカミオカンデ内での作業が可能となり、ハイパーカミオカンデのための開発した高性能光電子増倍管を取り付ける絶好の機会を得た。130本程度を内部に取り付け、また内10本には従来の爆縮連鎖抑止のためのカバーではなく、より低い放射性バックグラウンドを実現する新型のカバー２種を導入した。6月から動作を確認しつつ順次取り付けと接続を行い、11月にはタンクへの注水途中で、内部に光源を入れて光電子増倍管の正常動作を確認できた。スーパーカミオカンデの観測を再開してすぐ、2月には光源からのパルス光を元に、光電子増倍管のゲイン調整と時間較正を行い、想定通りの高い分解能を確認できた。ハイパーカミオカンデに類似した安定環境下で、光電子増倍管のノイズであるダークカウントレートを評価し、これまで得られた中で最も低い6kHz前後を得て、かつ特性のばらつきが少ないことを確認できた。今後１年以上のモニタを続けて、性能の安定性を確認する。
今回用いた光源は、放出されるバルス光の時間のばらつきが新型光電子増倍管にとっては無視できない広がりを持つ。時間のばらつきを抑えて一様にパルス光を放射できる光源の検討も行うため、いくつかのパルス光源を試し、新型光電子増倍管の時間特性を評価した。
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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
現行の「スーパーカミオカンデ」を一旦停止し、予定通りハイパーカミオカンデに向け開発した新型光検出器を130本程度取り付けられた。また、性能も確かめられ、較正測定も行った。ノイズを低減でき、検出効率を最大限に活かせる、ハイパーカミオカンデ用光検出器カバーを製作し、これらも取り付けることができた。精度向上を目指す較正光源の検討を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、短パルス幅光源を用いて、時間較正と光検出器の入射位置依存検証を行い、これらを考慮したソフトウェアを用意して、検出性能の向上具合を見積もる。光が一様に四方へ放出され、また短いパルスが得られるよう光源の設計と調整を行う。
再構成精度の向上と新型光検出器の実用性を立証を目指し、スーパーカミオカンデ内に取り付けた100本以上の新型光電子増倍管を長期で継続評価する。ハイパーカミオカンデ完成までに、改善できる点があれば向上の見込みと方策を示す。
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| Causes of Carryover |
光源の候補として考えたLEDの選定が遅れ、光の拡散方法の検討にも遅れが生じた。
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