2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of an organic liquid TPC for precise measurement of electron antineutrinos
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18K13560
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
中島 康博 東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (80792704)
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2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 有機液体TPC / ニュートリノ / 反ニュートリノ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、超高精度での反ニュートリノ測定を可能にする有機液体TPCの開発を目指し、その原理検証試験を行うことを計画している。実現すれば、数MeVから数10MeVの反電子ニュートリノ反応に対し、高い位置分解能による高効率の背景事象除去や、イオン化電子の測定による1%レベルの高いエネルギー分解能での測定が可能になると期待される。これにより、将来において、従来の測定器の性能を超える精度での原子炉ニュートリノや超新星背景ニュートリノの観測を提案することを目指している。
このような測定器に用いる有機液体には（１）媒質内を電子がドリフトしやすいこと、（２）ドリフトした電子の液相から気相への抽出が可能であること、（３）シンチレーション発光すること、が求められるが、ここれらを全て満たす液体は現在のところ知られていない。そこで本研究では、候補となる有機液体に対し、上記の有機液体TPCを実現するために必要な基礎特性の評価を行い、検出器原理の検証を行う。
2020年度は、前年度までに本科研費で製作したテストチェンバーを用い、候補液体の一つである2,2,4-トリメチルペンタンの電離電荷量の測定を引き続き行った。前年度の測定では、不純物の影響により放射線を照射していない際にも流れる電流が問題となっていた。しかし、本年度の研究で装置内の洗浄および液体導入手法のさらなる改善を行い、不純物の影響を大幅に低減することに成功した。これによりNa22線源からのガンマ線による電離電荷量を安定的に測定することに成功した。
本計画の概要および現状について、「日本物理学会 第76回年次大会」にて報告を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本科研費で製作を計画していた評価用イオンチェンバーについてはほぼ完成し、有機液体を用いた測定を既に開始している。また、液体導入手法の改善やクリーン環境の構築等のノウハウを蓄積し、特に今年度はより信頼度の高いデータの取得に成功した。一方で、新型コロナウィルスの影響により実験室へのアクセスが制限されたことにより、装置を用いた測定の進捗にやや遅れがある。そこで、補助期間を一年延長し、2021年度も引き続き測定を行う。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、製作したイオンチェンバーを用い、有機液体の基礎特性の評価を進める。とりわけ、シンチレーション発光や電子の抽出性能についても、現在評価を進めている2,2,4-トリメチルペンタンについて行い、その評価手法を確立する。その後他の候補有機液体に対しても同様の評価を行うことで、有機液体TPCとして用いるのに適した液体の調査・開発を行う。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルスの影響により、2020年度内の測定内容が当初より少なくなったため、候補となる液体の購入金額が当初予定より少なかった。これに加え、学会等が全てオンライン開催になり旅費の使用分が無くなったため、次年度使用額が生じた。
これらは、評価に用いる有機液体の購入、および学会が対面で開催されればその参加のための旅費として、2021年度に使用する予定である。
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