Research on the Majorana nature of neutrinos with a high-performance liquid scintillator detector

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H00670
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Shimizu Itaru 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 准教授 (10400227)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ニュートリノ / 素粒子実験 / 実験核物理

Outline of Final Research Achievements

A verification test to enhance the detector performance for the neutrino-less double beta-decay search, hunting for Majorana neutrinos, was performed by using a prototype detector. We realized a high-light-yield prototype detector by combining all improvements, such as new liquid scintillator, light-collecting mirror, and high efficiency light sensor. The present study shows that the expected improvements of the liquid scintillator detector performance are feasible, and increases the chance of observing the Majorana neutrino mass in the double beta-decay experiments.

Free Research Field

素粒子実験

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

軽いニュートリノ質量や宇宙物質優勢といった素粒子・宇宙の大問題は、ニュートリノのマヨラナ性が解決の鍵となると考えられている。ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊の探索が最も有望であるが、現状の探索感度を大きく改善するためには大型液体シンチレータ検出器を高性能化する必要がある。本研究では高性能化を実証するプロトタイプ検出器の開発を行った。