2021 Fiscal Year Annual Research Report
Search for neutrinoless double beta decay with a Xenon gas detector
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20H00159
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
市川 温子 東北大学, 理学研究科, 教授 (50353371)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木河 達也 京都大学, 理学研究科, 助教 (60823408)
小原 脩平 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (70834711)
中村 輝石 東北大学, 理学研究科, 助教 (80750463)
中島 康博 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (80792704)
関谷 洋之 東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (90402768)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 二重ベータ崩壊 / キセノンガス検出器 / タイムプロジェクションチェンバー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
検出器を内包するガス容器の詳細設計を進めた。
ガス容器は、内圧9気圧に耐えられ、かつアウトガスを抑えるためステンレス製で円筒と両端の鏡板部からなる構造を持つ。内部で用いる高電圧から容器への放電を防ぐため、高密度ポリエチレン(HDPE)の筒が容器内側に配置される。容器は円筒部でフランジ構造を介して二つに切り分けられる構造とする。信号や電圧供給ケーブルは、気密フィードスルーが取り付けられたポートから容器外側に取り出す。気密フィードスルーは、JIS 10K 80Aフランジで製作するが、鏡板部から80A配管を出してフランジを取り付けると、通すケーブルの長さが長くなり信号伝送に悪影響を与えることが懸念される。そのため、配管を容器内側へ伸ばし、そこへ80Aフランジを取り付けられる構造を設計した。これについて試作器を製作、試験し十分な気密性を有することを確認した。また、二重ベータ崩壊探索で用いる予定の貴重なXe-136ガスを逃さない、フェイルセーフなガス循環系の設計を進めた。
容器内部の電場を形成するフィールドケージを設計、試作し、既存の180リットル容器に設置した。直径の異なる２種類のリング電極を高い違いに並べて抵抗で接続した構造である。放電耐性が問題になっていた電離電子検出面について、放電対策を施し、180L容器に設置した。これらの改良により180リットル検出器により1.8MeVガンマ線の光電事象の測定に成功した。解析手法の改良も進み、1.8MeVで半値全幅0.89%のエネルギー分解能を得るとともに、電子のクリアな飛跡パターンの取得に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究で開発を進めているガス検出器では、ガス容器内で高電圧を印加する必要があるが、その際に放電が発生するため安定なデータ取得がたびたび阻まれた。その対策に時間を要した。
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| Strategy for Future Research Activity |
放電の可能性がある所を一つ一つ見出して対応していく。放電対策に対する知見は深まっており、効率的に対策をしていけると考えている。
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