2015 Fiscal Year Research-status Report
反ニュートリノの到来方向検出を目指したファイバー検出器の開発
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26800118
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
渡辺 寛子 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 助教 (70633527)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ニュートリノ / 素粒子実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
液体シンチレータ(LS)を用いた反ニュートリノの検出は、低エネルギーに感度を持つ反面、その到来方向情報を得ることは原理的に不可能である。LS検出器が到来方向という新しい観測軸を得ることで、反ニュートリノ観測における積極的なバックグラウンド事象の除去や、地球科学・天文学といった他分野への応用も期待でき、到来方向観測は次世代検出器を担う重要な新技術である。これまでの我々の研究で、到来方向観測用LSであるLi含有LSについては小型検出器への応用可能なレベルまで開発が終了しており(平成26年度)、そのLi含有LS中での発光位置を精度よく観測する高位置分解能検出方法の開発に着手した。
高位置分解能を得るために波長変換ファイバーをLi含有LS中に張り巡らせる必要があり、昨年度選定・試作した素材について基本的な性能評価を行った。ファイバーに使用予定の素材をLi含有LS中に長期間保有することにより薬品耐性を確認した。素材は1mm厚のプレート状のもののみが手に入るため、プレートをカットしてファイバー状にする技術の確立を目指したが、素材の強度が十分で無いため、かなり困難であることがわかった。本年度は他の素材についても試作を検討し、ファイバー状にする試作も開始した。また、多数のファイバーからの信号を読み出す必要があるため、他チャンネル読み出しの光検出器が必須であるが、使用候補であるマルチアノードPMTとMPPC (Multi-Pixel Photon Counter)の読み出しテストを行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
使用を予定していた素材についてファイバー状にする技術の確立が困難であることと、素材自体の剛性が不十分であることが判明した。薬品耐性は他に類を見ないため、引き続き構造を工夫することや、太さの変更によって対応できないかをシミュレーションを用いて検討中である。他の素材についても業者との打ち合わせのもとに試作を進めており、複数の候補を当たることで遅延を克服したい。また、信号の読み出しについては一定の成果が得られており、来年度以降にファイバーと組み合わせた基礎研究をする準備が整ってきている。
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| Strategy for Future Research Activity |
使用予定であった高薬品耐性、高透過率を有する素材のカッティング技術の確立を進める一方で、他の素材についても性能評価を行っていく。実現可能な構造で得られる位置分解能についての理解をシミュレーションによって進める。また、Li含有LS中にファイバーを沈め、放射性線源による発光事象の信号取得を目指す。
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| Causes of Carryover |
使用を予定していた素材の性能が不十分で、予定していた性能評価の次プロセスを進めることができなかった為に次年度使用額が生じた。また、他チャンネルを有する光検出器も同研究室で行なわれている他実験でも共有することができた為、新規購入に充てていた予算からも次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
現在使用を検討中の他の素材についても性能評価と検出器構造の試作を進める必要があり、次年度予算と合わせて使用する計画である。今年度基礎評価を進めた光検出器と合わせ、ファイバーの性能評価システムを構築する。
その他、新素材開発を行っている業者との打ち合わせや、成果発表の為に旅費を使用したい。反ニュートリノの到来方向観測は他分野への応用、特に地球ニュートリノ観測を通して地球科学分野からの興味を得ている。本研究の成果を他分野に向けても発信していく。
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[Book] Geo-neutrinos2016
Author(s)
H. Watanabe, L. Ludhova, O. Smirnov, F. Nimmo, K. L. Engle, W. F. McDonough, C. Jaupart, J. Mareschal, B. Ricci, S. Zavatarelli, M. Chen, H. Ran, M. He, Y. F. Li and J. Cao
Total Pages
240
Publisher
Open Academic Press
