2021 Fiscal Year Annual Research 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, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (80792704)
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| Project Period (FY) |
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年度までに、本研究で製作したテストチェンバーを用い、候補液体である2,2,4-トリメチルペンタンに対し電離電子の生成量をDC電流を測定することで評価を行ってきた。
2021年度は、新たに宇宙線を用い、発光特性および電離電子のドリフトによるパルス信号の測定を試みた。発光特性についてはチェレンコフ光の測定に成功したが、シンチレーション光については有意な信号は確認できず、存在したとしてもチェレンコフ光に比べて十分小さいことが分かった。また、電離電子のパルス信号については、液相のみおよび液相＋気相の組み合わせで実験した双方の場合で、有意な信号は観測されなかった。一方で、より改善した測定のためには、気相の圧力および温度の調整機構や高圧電源由来のノイズの低減が必要なことが分かり、今後の研究の指針を得た。
これまでの研究の現状と得られた結果について、「日本物理学会 第77回年次大会」において発表を行った。
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