2017 Fiscal Year Annual Research Report

Neutrinoless double beta decay search experiment using pressurized environment

Research Project

Project/Area Number	26287035
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	丸藤祐仁東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 助教 (60396421)
Project Period (FY)	2014-04-01 – 2018-03-31
Keywords	ニュートリノ / 二重ベータ崩壊 / 発光性容器
Outline of Annual Research Achievements	前年度から引き続き調査している、発光性フィルムの溶着不良箇所の補修に用いる接着剤の選定を進め、一種類使用可能な物を選定した。一方で、ウラン・トリウムの含有量が1910^{-12}g/g、810^{-12}g/gと有意な数字であり、限定された箇所にしか使用できないことが判明した。上記の接着剤による補修の他に、溶着による補修を行うための装置を開発した。通常フィルムによってバルーンを製作し、フィルムが閉じた状態になってからヘリウムリークテストによる漏れを調査するが、溶着は過熱部と熱を受ける部分の間にフィルムを挟むため、リーク箇所が見つかってもこの状態からさらに溶着を加えることは難しい。そのため、小型の溶着機とバルーン内部に設置可能な熱受台を開発し、バルーン形状になってからの溶着による補修ができるようになった。本研究では、検出器の液面下数十メートルに設置したバルーン内部の液体シンチレータに、圧力の増加に伴ったキセノンガスの溶解度の増加を用いて大量のキセノンを溶かし、二重ベータ崩壊探索実験を行うことを想定している。この手法による、体積に比例するノイズ事象（宇宙線μによる原子核破砕生成物や太陽8Bニュートリノ）の低減、キセノン溶解量に伴う発光量の低下、液体密度の増加、既存の検出器内のより中心に近い場所に光電子増倍管を設置することによる集光量の増加とエネルギー分解能の向上を想定した感度計算を行った。液面下30mに設置したキセノン含有液体シンチレータのキセノン溶解度を7.7wt%、バルーンの半径1.9m、エネルギー分解能3.4%sqrt{E(MeV)}を想定した場合、５年間の観測で有効質量が20meV、半径2.24mの場合は17.5meVと見積もられた。液体シンチレータを改良し、より大きい発光量と低密度を実現する事でより高感度での探索実験を実現することができると予想される。
Research Progress Status	29年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	29年度が最終年度であるため、記入しない。
Causes of Carryover	29年度が最終年度であるため、記入しない。
Expenditure Plan for Carryover Budget	29年度が最終年度であるため、記入しない。