Detector development for the search for light new particles using heavy particle beams

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K14737
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: Yusuke Tsuchikawa 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究職 (60796423)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 検出器 / マルチアノード型光電子増倍管 / 中性子 / ガンマ線 / シンチレータ

Outline of Final Research Achievements

In this study, I have verified the feasibility of a compact large solid angle detector that measures multiple particle decay events such as electrons and positrons. I investigated the performance of a detector that combines multiple scintillators, including BGO and lithium glass, with a multi-anode photomultiplier tube and other components as a simultaneous energy-position measurement type detector. The balance of various resolutions is important in the final detector design, and having obtained the parameters for examining them, I have obtained a prospect for the realization of a multi-channel detector with position resolution using scintillators.

Free Research Field

原子核物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々の宇宙には未だ発見されていない新粒子が数多く存在しているであろうことが、WMAPやプランクを始めとした人工衛星による観測結果から強く信じられている。しかしながら、現在においてもそのような粒子の発見、実証はなされておらず、高エネルギー加速器を用いた実験をはじめとして、世界中で探索実験が続いている。未知粒子探索が未だ難航している理由の一つには、未知粒子の予言質量が数MeVから数百MeVと非常に幅広いことが挙げられる。2016年にハンガリーで報告された新粒子候補は十MeVオーダーと非常に軽いものであった。本研究では、このような軽い新粒子探索に有用な検出器の実現可能性を調査した。