2021 Fiscal Year Annual Research 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 |
ニュートリノの極端に小さな質量と物質の起源を説明する理論の候補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を前提としており、その検証を目的として、ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊現象の探索実験が世界各地で進められている。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。
これまでの研究で、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、1m程度の大きさの検出器で、原理的には現在のセレンによる下限を更新する結果が得られることを示した。また、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。２年目の研究ではガンマ線源を用いて、100keV程度の低エネルギーエネルギー分解能を評価したが、信号領域であるMeVスケールでのエネルギーキャリブレーションが今後の課題である。そのため、最終年度である３年目には検出器を通過する宇宙線ミューオンによるエネルギーキャリブレーションを目的として、ミューオンの飛跡検出器を作成した。今後はファイバーを配置して飛跡測定精度を向上し、今後の測定器開発にも用いる。また、並行してシミュレーションによる研究も進め、長期測定における発生位置と発生時間の相関情報を用いることにより、ウラン・トリウム系列のバックグラウンドを削減することが可能であることを明らかにした。
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| Remarks |
本研究で行ったシミュレーションによる研究と測定結果は小林竜嗣氏により修士論文にまとめられ、東京理科大学理工学部物理学科に提出されている。また、時間相関を用いたバックグラウンドの低減については上田氏の卒業論文にまとめられている。
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