2023 Fiscal Year Final Research Report

Development of Intermediate Water Cherenkov Detector for Precise Neutrino Osillation Experiment

Research Project

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Project/Area Number	20H01912
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
Research Institution	Tokyo Institute of Technology
Principal Investigator	Kuze Masahiro 東京工業大学, 理学院, 教授 (00225153)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	鈴木州神戸大学, 理学研究科, 講師 (20243298) 石塚正基東京理科大学, 創域理工学部先端物理学科, 教授 (40533196) 西村康宏慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (40648119) 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) 角野秀一東京都立大学, 理学研究科, 教授 (70376698) HARTZ MARK 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 准教授 (70721702)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	ニュートリノ / 水チェレンコフ検出器 / ハイパーカミオカンデ / J-PARC / IWCD
Outline of Final Research Achievements	We have carried out a development of intermediate water Cherenkov detector (IWCD). IWCD will employ multi-PMT module consisting of 19 3-inch PMTs for the precision measurement. During the research period, we conducted performance evaluation tests to the PMTs used in the multi-PMT module including the effects of geomagnetic field. We have identified existence of after-pulse, which is then suppressed by the improvement of the design. Currently, fabrication of the multi PMT modules is underway by the international collaboration. We have also developed algorithm to selection neutrino interactions in IWCD by the simulation studies. Furthermore, we have established the conceptual design of the moving system of the detector, a key technology of IWCD, with the experts of mechanical design.
Free Research Field	素粒子物理学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究の成果により、中間距離水チェレンコフ検出器（IWCD）の基幹技術である光センサー（マルチPMT）の開発と水槽上下機構を含む検出器の概念設計が進み、その実現性が高められた。IWCD研究グループでは、これらの成果をもとに、IWCDの実証試験としてCERNで行われるビームテストに向けてマルチPMTの製作を開始し、検出器の詳細な設計にも着手している。将来的には、IWCD検出器の実現により、ハイパーカミオカンデにおけるニュートリノ振動測定の精度が向上し、ニュートリノにおけるCP対称性の破れの発見が期待される。