2022 Fiscal Year Annual Research Report
Detector development for uncovering mysteries in neutron spectra through next-generation electron-hadron collisions
| Project/Area Number |
19K03886
|
|---|
| Research Institution | Kobe University |
|---|
Principal Investigator |
山崎 祐司 神戸大学, 理学研究科, 教授 (00311126)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 電子・陽子散乱 / 電子・原子核散乱 / 光検出器 / 中性子生成 / カロリメーター / 放射線耐性 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
この研究は，高エネルギー散乱で生成する超前方中性子の運動量分布が過去に測定により異なることを動機とした，次世代の電子・陽子衝突型加速器実験（米国EICおよび欧州LHeC）で中性子の精密測定を行うための基礎技術の開発である。高頻度衝突によるその放射線量の推定，損傷に強い検出器の開発，設置場所の確保が目標である。
LHeC実験については，2019年に中性子測定のためのゼロ度カロリメーターの設置位置を確定し，2021年に2つの論文で検出器全体の設計を固め，その後検討されたALICE実験と検出器を共用する場合の基本案を作成し，いくつかの国際学会で発表した。2光子散乱過程の計算をPiotrzkowski氏と共同で行い，LHeCで電弱精密測定・新物理探索の生成量を計算し，LHC実験に匹敵した生成量をもち，また再構成をはるかに精度よくできることを見出した。氏は来日した際，2光子生成研究を紹介したところ，LHC実験で2光子過程を研究する機運が高まった。今後物理解析，検出器開発を発展させる。
EIC実験の前方中性子測定用ZDC検出器では，コスト削減，エネルギー分解能向上のために一部プラスチックシンチレーターを用い，その他にシリコン検出器を併用することで性能とコストのバランスをとる案を策定し，シミュレーションにより性能が十分であることを示した。光検出器の放射線耐性が残された課題で，中性子照射試験を行った結果，コンパクトで利点の多いSiPM検出器は，予想される10の13乗個の中性子照射後には動作しないことがわかった。これより1桁低い放射線照射を2023年3月に行い，今後調査していく。また，開発中のSiPMに耐性を持つものがあるあるとの情報を得た。今後はこれらの知見をもとに台湾，韓国などと共同して採用技術を検討していく。そのベースがこの研究で固まった。
|
