2021 Fiscal Year Annual Research Report
高性能液体シンチレータ検出器を用いたニュートリノのマヨラナ性の研究
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19H00670
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
清水 格 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 准教授 (10400227)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ニュートリノ / 素粒子実験 / 実験核物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
検出器の極低放射線環境と拡張性において非常に優れた性能を発揮し、世界の二重ベータ崩壊研究を大きくリードするKamLAND-Zen実験では、約750 kgの同位体濃縮Xe(136Xe:91%)を液体シンチレータに溶かし込み、40 meV程度までのニュートリノ有効質量を検証する。本研究では、高性能液体シンチレータ検出器を実現することによってエネルギー分解能を限界まで高め、逆階層型の有効質量（> 20 meV）を検証し、ニュートリノの質量階層構造を決定する。目標の検出感度を確実に達成するため、高性能小型プロトタイプ検出器によって高性能化の実証試験を行い、同時に低バックグラウンド観測に不可欠となる検出器素材の極低放射能分析を実現する。本年度は、高発光シンチレーション観測装置の製作と性能評価を行った。神岡坑内に建設したステンレスタンクの内部に20インチ高量子効率PMTをKamLAND検出器と同じ配置で設置し、波形・ゲイン・暗電流の測定で期待どおりの性能が得られることを確認した。ステンレスタンクの内壁には反射シートとしてタイベックシートを取り付けた。ステンレスタンクには純水を満たし、中心部に高発光量の液体シンチレータを封入したアクリル容器を設置する。液体シンチレータは光量が最大となるように、リニアアルキルベンゼン（LAB）・プソイドクメン（PC）の混合溶液とPPO・Bis-MSBの発光剤を組み合わせて成分を調整した。集光ミラーは受光面積を最大化した多角形ミラーを製作し、光子計数によって２倍程度の集光率を実測した。さらに、KamLAND実験で使用しているシミュレーションと実測を組み合わせ、液体シンチレータ検出器の高性能化を実証した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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