2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of the JSNS2 experiment at J-PARC Material and Life science research Faciliy (MLF)
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20H05624
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
丸山 和純 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, 准教授 (80375401)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
末包 文彦 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 教授 (10196678)
菅谷 頼仁 大阪大学, 核物理研究センター, 助教 (80324747)
明午 伸一郎 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, 研究主席 (80354728)
長谷川 勝一 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 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究主幹 (90391333)
川崎 健夫 北里大学, 理学部, 教授 (00323999)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2025-03-31
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| Keywords | ニュートリノ / ステライルニュートリノ / 液体シンチレータ検出器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度は、現存前置検出器の液体シンチレータの改良を行った。研究計画通り、ガドリニウム入り液体シンチレータ内に10％重量のジイソプロピルナフタレンを溶解した。この結果、宇宙線起因の中性子背景事象の除去率が10倍以上向上した。現存前置検出器は、2020年12月には物質・生命科学実験施設（MLF)に再設置し、6ヶ月以上の初長期物理ランを行った。取得したデータの解析を進めている。新しい改良電子回路については、デザイン・試験を進めている。
新後置検出器については、新後置検出器を含め2基の検出器を使用したJSNS2-II実験をJ-PARCに提案し、また、arXiv論文化した。ステライルニュートリノ探索に関する感度向上も含めたこの論文の提案を基に、2020年度内に、検出器設置場所、デザインも含めてJ-PARC物理アドバイザリー委員に物理意義を認められた。また、予定とおり、中国のDaya-Bay実験から33トンのガドリニウム入り液体シンチレータ、60トン弱のガドリニウム無し液体シンチレータの寄贈を受けた。実際の検出器建設については、図面等のデザインは終わったものの、コロナ禍による交付の3ヶ月遅れ、また建設会社の物品・人的資源の調達困難により、ステンレスタンクの作製が１年程度遅れることとなった。
加速器からMLFへのビーム運搬に関しては、最終段収束についての最適化を進めている。
3GeV陽子と水銀の衝突時のニュートリノの親粒子の生成断面積を測定するCERN-NA61については、実験参加に向け交渉を進めている。3GeV陽子も生成できるNA61の新ビームライン作製に向けた提案書を作成するため、JSNS2、JSNS2-II実験も努力する、ということで同意した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
既存前置検出器を用いた現行JSNS2実験については、予定通り長期データ取得を行い、液体シンチレータ改良を行う等、順調に計画を遂行している。データ解析も進めており、論文等も出版準備を進めている。
新後置検出器については、感度向上能力も含めた提案書や法律的な取り扱い等については進展は順調であるが、コロナ禍のため、交付の遅れ、物資・人的資源の調達困難などが重なり、新検出器の建設に関しては１年程度の遅れが生じている。また、コロナ禍は電子回路の調達等にも影響を与えている。
ビームの運搬の最適化については、現在最適化を進めており、2020年度には、0.6MWだったビーム強度を2021年4月には0.7MWに増強する予定である。
CERN-NA61実験については、実験参加に向けた準備を予定とおり進めており、また新低エネルギービームラインの作製の提案書をCERN提出に向け努力している。
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| Strategy for Future Research Activity |
既存前置検出器１基での現行JSNS2については、長期データ取得を2021年6月まで継続し、次期ビーム期間である2021年末もしくは2022年初頭に検出器を再設置し、データ取得を継続する。解析結果がまとまり次第、論文化を行い、また、国際・国内発表を通じ成果を発表していく。また、電子回路の改良については、デザインは終えているため、試験の結果がデータ取得に耐えられるようになり次第、設置する。
新後置検出器については、建設、特にコロナ禍により１年遅れたステンレスタンクの作製を行う。既に寄贈を受けた液体シンチレータについては、実験開始まで保存を継続する。また、光電子増倍管の仏国Double-Chooz実験からの寄贈についての交渉を開始する。別途、J-PARC/KEKと、物理アドバイザリー委員会を通じた実験開始の本採択を目指す。MLFや消防と交渉を通じ、法律的な齟齬やMLF周辺の作業と干渉が無いよう、入念なJSNS2-II実験開始への準備を進める。1年程度予定が遅れているが、2023年度には実験を開始できるよう、ハードウエア、ソフトウエア、施設との交渉、法律的登録等の準備を始める。
ビームについては、加速器からMLFへの運搬の質を上げ、また最終段でのビーム収束の質を上げて、ビーム強度を更に増強できるよう努力を継続する。
CERN-NA61実験については、新ビームライン建設に向け、提案書の作成を行っていく。
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[Journal Article] Proposal: JSNS2-II2020
Author(s)
S.Ajimura, S.Hasegawa, T.Kawasaki, T.Maruyama, S.Meigo, F.Suekane, Y.Sugaya, et al,
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Journal Title
arXiv
Volume: 2012.10807
Pages: 1-17
Open Access / Int'l Joint Research
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