2020 Fiscal Year Research-status Report
Research and development of Silicon semiconductor detector for test of Majorana neutrino
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19K03892
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
石塚 正基 東京理科大学, 理工学部物理学科, 教授 (40533196)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ニュートリノ / 二重ベータ崩壊 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ニュートリノは他のフェルミ粒子に比べて極端に小さな質量を持つことが明らかになっている。このようなニュートリノの極端に小さな質量を説明し、さらに物質の起源を理解するための鍵を握る理論としてシーソー機構が注目を浴びている。この理論では、ニュートリノがマヨラナ粒子であることがこの条件の一つであり、その性質を探るための現実的な実験がニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊現象の観測と考えられている。本研究の目的はシリコン半導体検出器と二重ベータ崩壊核を並べた新しい検出器構造によるニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊探索の実現の可能性を検証することである。
初年度にはシミュレーションのソフトウェアを開発し、本研究で提案する新しい検出器構造での測定感度を評価した。2年目にはシミュレーションによる測定感度の評価と並行して、実際にシリコン半導体検出器を購入してエネルギー分解能などの測定を行った。これまでの研究により、複数の検出器構造を比較検討し、数メートル規模の検出器でSe核種については現在の寿命の下限値を更新できる可能性を示した。また、さらに大型化してバックグラウンドを識別することによりさらに大幅な感度の向上が期待できることを示した。バックグラウンドについては、時間情報や発生位置情報を用いることにより信号と区別することが可能であると考えており、これらのアイデアに基づく識別手法の研究が今後の課題である。
これらの研究成果は日本物理学会やニュートリノ関係の研究会で報告され、修士論文として東京理科大学に提出されている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定通り、シミュレーションによる測定感度の研究と実際に検出器を用いたエネルギー分解能の性能評価を進め、研究成果を日本物理学会やニュートリノ関係の研究会で報告している。また、本研究の成果により、東京理科大学の大学院生が修士号を取得している。シミュレーションによる測定感度の評価においては実際に測定で得られたエネルギー分解能を仮定することにより、現実的な見積もりを行っている。シリコン検出器を使った新しい検出器構造により、崩壊核種によってはこれまでの研究を上回る感度が期待できることを示したことは、本研究の主要な成果と言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究により、信号領域へのバックグラウンドの混入が測定感度を制限することが明らかになっている。一方で、検出器を細分化するなど、バックグラウンドを除去するための方法はいくつか考えられ、これらの手法の検証が今後の検討課題である。バックグラウンドとなる不純物の含有量については過去の実験による測定結果を参考値として考慮しているが、今後は測定による正確な不純物含有量の見積もりを進める。
また、信号領域におけるエネルギー分解能の実証、信号読み出しのエレクトロニクスまで含めた設計なども実現に向けて必要な検討項目である。
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| Causes of Carryover |
シリコン検出器の試作品を製作するための情報収集を行なっていたが、最終的な仕様が決定できていないため、次年度に購入する予定である。
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Research Products
(1 results)
