2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of a new active target to investigate the nucleosynthesis in the universe
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20K22351
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
古野 達也 大阪大学, 理学研究科, 助教 (30876363)
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2020-09-11 – 2022-03-31
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| Keywords | 元素合成 / トリプルアルファ反応 / アクティブ標的 / 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 |
本研究の最終目標は、超新星爆発などの宇宙における高密度環境下での、炭素12原子核の合成速度を決定することである。そのために、申請者は炭素12と中性子ビームの非弾性散乱断面積の測定を計画している。中性子により励起された炭素12が放出する、3つの低エネルギーアルファ粒子を検出し、非弾性散乱事象を同定する。この実験では、申請者がこれまでに開発してきた飛跡検出器(MAIKo検出器)を用いてアルファ粒子を検出する。
従来のMAIKo検出器では、粒子の飛跡を直交するX, Yの2方向のストリップ読み出し構造を用いて決定していた。しかし、この読み出し構造では検出する3つのアルファ粒子の飛跡が重なる事象が増え、非弾性散乱を同定する解析効率が低い。そこで、本申請研究ではX, Yの2方向ストリップ構造を、60度毎に配列されたX, U, Vの3方向ストリップ構造に改良する。3つのストリップの内、飛跡の重ならない2方向を用いることで、解析効率の低下を抑制することができる。本研究では、小型のプロトタイプを開発し、その動作試験、性能評価を行う。
2020年度には、プロトタイプの設計を完了させた。この読み出し構造は、54mm四方の有感領域に420μm間隔の高密度でX, U, Vの3方向ストリップを有する。高密度の読み出し構造を実現させるために、フレキシブル基板技術を用いて製作する。また、従来の読み出し基板とコネクタ配置などの設計を共通とすることで、効率的に動作試験を行えるようにプロトタイプを設計した。
プロトタイプの設計に加えて、2019年度に実施した中性子ビームを用いたテスト実験の解析を行った。テスト実験では解析効率の低い従来の読み出し構造を用いたため、統計が低いものの、その断面積は過去の測定値と矛盾しない結果を得た。これにより、申請者が提唱する実験で最終目標を達成できることが実証された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初の研究計画では、2020年度中に3方向読み出し基板のプロトタイプ製作を完了させる予定であった。しかし、設計した基板の配線パターンが高精細であるために、通常のプリント基板では製作が困難であることが判明した。そこで予定を変更し、高精細パターンを実装可能なフレキシブル基板技術を新たに導入することで問題を克服することとした。現在はフレキシブル基板を製作する業者との仕様策定は完了し、プロトタイプの製造工程に入りつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
3方向読み出しのプロトタイプ基板の製作は若干遅れているが、2021年夏までに製作を終える予定である。基板が手に入り次第、MAIKo検出器に実装し、アルファ線源を用いて動作試験を実施する。動作試験では、アルファ線に対する飛跡構築分解能と、ストリップへの入射角度の関係を評価する。また、動作試験と並行して、大阪大学内の中性子ビーム施設でのテスト実験に向けて準備を進め、2021年度末に測定を実施する予定である。
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| Causes of Carryover |
当初は2020年度中にプロトタイプ基板を製作・購入する計画であったが、フレキシブル基板技術を導入する計画変更があったため、2020年度の予算を全て執行することができなかった。2021年度中にプロトタイプ基板は製作が完了するので、繰り越した予算を用いて購入する予定である。
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