Development of liquid scintillators loaded with nanoparticles for neutrino-less double beta decay search

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K20917
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Keisuke Asai 東北大学, 工学研究科, 教授 (60231859)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 越水 正典 東北大学, 工学研究科, 准教授 (40374962)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2022-03-31
• Keywords: ニュートリノレス二重ベータ崩壊 / 超臨界水熱合成 / ナノ粒子 / 液体シンチレータ

Outline of Final Research Achievements

Neutrino-less double beta decay experiments are one of important experiments to elucidate the nature of neutrino. In this study, we have successfully developed liquid scintillators which contain candidate elements for neutrino-less double beta decay as oxide nanoparticles. Loading as the nanoparticles, high dispersion concentration and high scintillation yield have successfully been achieved.

Free Research Field

素粒子実験、化学工学、材料科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ニュートリノの粒子としての性質の研究を進める上で、ニュートリノレス二重ベータ崩壊現象の探索は重要な実験の一つである。この現象を探索するための手法として、二重ベータ崩壊が生じると考えられる原子核を、酸化物ナノ粒子として液体シンチレータ中に大量に導入し、その崩壊エネルギーを計測するための液体シンチレータの開発に成功した。ナノ粒子添加という手法により、高い分散濃度とシンチレーション収率を実現した。