2023 Fiscal Year Research-status Report
液体キセノン中のチェレンコフ光の分光測定と大規模宇宙素粒子実験への応用
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22K03651
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
中村 正吾 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (50212098)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 液体キセノン / チェレンコフ光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，液体キセノン(LXe)中で発生する微弱なチェレンコフ光について，真空紫外(VUV)の約160nmから近赤外(NIR)の約1000nmまでの広い波長領域で分光測定してスペクトルを求める。そして得られたスペクトルの情報から，LXe中を高速走行する荷電粒子を弁別する可能性を議論し，LXeを大規模に用いる暗黒物質探索や2重β崩壊探索，太陽ニュートリノ観測など，高速の電子の発生を伴うイベントの弁別が有用と考えられる最先端の宇宙素粒子実験でのチェレンコフ光の利用を推進する。
チェレンコフ光の分光測定は，LXeにチェッキングソースの放射線を入射して，VUV分光器と冷却CCDカメラを組み合わせた分光測光系で行なう。チェレンコフ光はシンチレーション光の約100分の1の強度の微弱光のため，シンチレーション光の寄与も正確に評価して差し引く。
２年目である今年度は，年度当初に主要な実験装置であるVUV領域対応の分光測光系の故障に見舞われたが，その原因追究に多くの時間を費やし，多大な費用を掛けて故障の原因となったVUV領域対応の冷却CCDカメラを製造国の米国で修理することで，最終的に2023年末までに分光測光系を復旧させることが出来た。その間，可視領域からNIR領域対応の分光測光系を用いてSr90線源のβ線がアクリル材に入射する際に発するチェレンコフ光を分光測定する試験を行い，アクリル材の形状によって微弱な分光光の強度が大きく変わる現象を確認して，その機構を明らかにした。また，VUV分光器内の迷光を抑制するバッフルも開発した。これらの有用な知見は，2023年8月に開かれたSMART2023研究会と2024年1月に開かれた研究会「放射線検出器とその応用」で発表した。また，本研究計画全体の意義と現状，および今後の見通しについて，2023年秋の日本物理学会で発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
年度当初に主要な実験装置であるVUV領域対応の分光測光系が故障し，その原因追究と修理に多くの時間と多大な費用を費やさざるを得なくなって，研究計画の変更を余儀なくされたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
延期していた凹面回折格子の導入は，年度当初に予想していなかった冷却CCDカメラの修理を優先させたことで予算的に不可能になったが，その一方で，チェレンコフ光を分光測定する際の測定効率を飛躍的に上げる手法を新たに見出したので，その手法を利用することで既存の凹面回折格子で当初の計画と同等の成果を得ることを目指す。
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| Causes of Carryover |
故障した機器の修理のために多くの時間と多大な予算を費やした結果，予算の使途を大きく変更してデータ取得を次年度に延期したため。
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[Presentation] 分光測光系の強度較正のためのチェレンコフ光源の研究2024
Author(s)
佐藤和樹, 中村正吾, 谷山天晴, 出石汐里, 伊藤由紘, 笠見勝祐, 斎藤究, 佐々木慎一, 春山富義, 三原智, 森山茂栄
Organizer
研究会「放射線検出器とその応用」（第38回）
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[Presentation] 液体キセノンの近赤外発光の研究2024
Author(s)
中村正吾, 谷山天晴, 出石汐里, 伊藤由紘, 佐藤和樹, 中畑雅行, 森山茂栄, 齋藤究, 佐々木慎一, 三原智, 笠見勝祐
Organizer
令和５年度東京大学宇宙線研究所共同利用研究成果発表会
Invited
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[Presentation] 液体キセノンシンチレータの発光スペクトル測定のための分光測光系の構築2023
Author(s)
出石汐里, 伊藤由紘, 佐藤和樹, 谷山天晴, 中村正吾, 笠見勝祐, 斎藤究, 佐々木慎一, 春山富義, 三原智, 森山茂栄
Organizer
SMART2023研究会
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[Presentation] 真空紫外領域におけるシンチレータの発光スペクトル測定と測光系の較正2023
Author(s)
伊藤由紘, 出石汐里, 佐藤和樹, 谷山天晴, 中村正吾, 笠見勝祐, 斎藤究, 佐々木慎一, 春山富義, 三原智, 森山茂栄
Organizer
SMART2023研究会
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[Presentation] シンチレーション光の分光測光系のチェレンコフ光を利用した強度較正2023
Author(s)
佐藤和樹, 出石汐里, 伊藤由紘, 谷山天晴, 中村正吾, 笠見勝祐, 斎藤究, 佐々木慎一,三原智, 春山富義, 森山茂栄
Organizer
SMART2023研究会
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[Presentation] 液体キセノン中のチェレンコフ光の分光測定の準備2023
Author(s)
中村正吾, 谷山天晴, 出石汐里, 伊藤由紘, 佐藤和樹, 笠見勝祐, 斎藤究, 佐々木慎一, 春山富義, 三原智, 森山茂栄
Organizer
日本物理学会第78回年次大会
