Research and development of Silicon semiconductor detector for test of Majorana neutrino

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K03892
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: Ishitsuka Masaki 東京理科大学, 理工学部物理学科, 教授 (40533196)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ニュートリノ / 二重ベータ崩壊

Outline of Final Research Achievements

New detector structures using silicon semiconductor detector and double beta decay nucleus are investigated aiming to verify the Majorana nature of neutrinos through neutrino-less double beta decay searches. During the period, the energy resolution of the silicon detector was evaluated by the measurement. Simulation software was also developed to evaluate the sensitivity of the new detector structure proposed in this study based on the energy resolution from the measurements. As a result, it was shown that we can improve the current lower limit of the lifetime for selenium by about 1 cubic meter detector in principle. These results were reported at a JPS meeting and summarized in a master thesis.

Free Research Field

素粒子物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ニュートリノがマヨラナ粒子か否かは素粒子物理学における最も重要な研究課題の一つであり、その検証を目指して世界各地で測定器の開発が行われている。最終的には、発見を目指して大規模実験装置を建設する必要があるが、本研究ではその候補となる新しい検出器構造を提案した。測定器の大型化やバックグラウンドの精査などの課題は残されているが、シミュレーションによる研究と実験装置を用いた測定の両面から、新しい検出器構造により、原理的にはこれまでの実験を上回る測定感度での探索が可能であることを明らかにしたことが、本研究成果の学術的意義である。