2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Intermediate Water Cherenkov Detector for Precise Neutrino Osillation Experiment
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20H01912
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
久世 正弘 東京工業大学, 理学院, 教授 (00225153)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石塚 正基 東京理科大学, 理工学部物理学科, 教授 (40533196)
HARTZ MARK 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 准教授 (70721702)
西村 康宏 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (40648119)
角野 秀一 東京都立大学, 理学研究科, 教授 (70376698)
鈴木 州 神戸大学, 理学研究科, 助教 (20243298)
石田 卓 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 講師 (70290856)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ニュートリノ振動 / 水チェレンコフ検出器 / ハイパーカミオカンデ / J-PARC / IWCD |
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| Outline of Annual Research Achievements |
・小型水チェレンコフ検出器で使用する光センサー「マルチPMT」には直径8cm程度のPMTを19本並べて使用する。今年度は東大カブリIPMU、東京理科大学、慶應大学に製作した試験用セットアップにより、候補となる小口径PMTの性能評価を行なった。また、測定で得られたPMTの性能をシミュレーションに取り入れ、東京工業大学や東京理科大学で用意した解析サーバにより、実験に対する影響を評価した。これらの結果はハイパーカミオカンデの共同研究者会議や日本物理学会で報告されたほか、製造元にもフィードバックを与えることより、性能の改善に役立っている。次年度以降はこれらの測定およびシミュレーションの結果を元に、候補となる複数のPMTから最終的にマルチPMTに使用するものを決定し、2024年にCERNで実施予定のビームテスト実験に向けてマルチPMTの製作に着手する。
・専門家を交えて中間距離水チェレンコフ検出器の基幹技術である水槽の上下機構を検討し、その概念設計を確立した。本年度予算による検討では、位置制御およびモニターシステム、ケーブルの巻き取り、ポンプによる水の汲み上げなどについて専門家の協力により課題となる項目を洗い出し、その対策を考慮した設計を確立することができた。今回の検討で得られた上下機構の設計は、実験施設全体の最終的に設計を決定するためにも必要なものである。
・研究成果はニュートリノ物理国際会議、高エネルギー物理学国際会議等の国際会議で発表した他、日本物理学会年会でのシンポジウム講演でも発表した。
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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
予定していたPMTの測定は順調に進んでいる。各大学の大学院生により、測定とシミュレーションの両面から研究を進めているため、磁場中での性能の変化やメインパルスの後に発生するアフターパルスも測定結果を元に、本実験での影響まで評価することができている。毎週のミーティングで進捗報告と議論を行うことにより着実に研究を進め、日本物理学会でも大学院生を中心に４本の講演を行なっている。
CERNで予定しているビームテストや海外との連携で行う回路類の評価試験はコロナの影響で1年程度の遅れになる見通しであるが、国内での研究については予定通りに進んでおり、全体としておおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
測定およびシミュレーションの結果を元に、候補となる複数のPMTから最終的にマルチPMTに使用するものを決定し、製作を開始する。
次の課題は、完成したマルチPMTおよび内蔵するエレクトロニクスの性能評価である。日本でも試験用にマルチPMTを製造し、レーザー光源を用いて基本的な特性の測定を行う。
本研究で製作したマルチPMTは、海外で製作した分と合わせて試験用の小型水チェレンコフ検出器に配置し、CERNで荷電粒子を照射するビームテストにも使用する。
荷電粒子による応答をシミュレーションと比較することでその性能が実証されればマルチPMTの開発は完了となり、いよいよ中間距離水チェレンコフ検出器に向けた大量生産に取り掛かることになる。
中間距離水チェレンコフ検出器の実験施設についても、これまでの水槽上下機構の検討結果を元に研究グループで協議しながら並行して進めていく。
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| Remarks |
2020年度東京理科大学大学院理工学研究科物理学専攻修士論文 井元道貴: ハイパーカミオカンデ計画に用いる3インチ光電子増倍管の性能評価及び測定精度に対する影響の研究
2020年度東京工業大学理学院物理学系修士論文 佐島伊紗雄: 将来のニュートリノ実験のための新型光検出器の開発試験
M. Hartz: University of Victoria Colloquium, 16 Sep. 2020
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