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背景事象フリーな次世代型TPC検出器によるマヨラナニュートリノ探索

Research Project

Project/Area Number 18J00365
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

小原 脩平  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsガス検出器 / ニュートリノレス二重ベータ崩壊 / ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊
Outline of Annual Research Achievements

本年度当初に, これまで使用していたターボポンプおよびスクロールポンプ等計3台が故障し, 実験に使用するキセノンガスに大気が混入するトラブルが生じた. 本研究では高純度なキセノンガスを用いることで高エネルギー分解能を達成する検出器のため, これは検出器性能評価の面で深刻な問題であった. この問題に対し, 現状持ちうる機器のみで蒸留純化を行なった.
また10kg(180L)のキセノンを保持するプロトタイプ検出器の設計製作も行った. 光検出器を設計通りの数だけ購入し設置するのが現段階では困難なため, まず小さいスケールで実験を行うこととした. 信号検出面を新たに分割構造として設計開発したことにより, この段階的な試験性能評価が可能になった. 実際にエネルギー分解能の性能評価を行ったところ, 先行するNEXT実験と同程度の0.79--1.52% (FWHM, Q値換算)の結果を得た.
将来, 地下で行う大規模な物理測定にむけて, 岐阜県神岡鉱山にある神岡地下実験施設を想定した将来の検出器についての基本的な設計概念をはじめて作成した. 新たに実験用坑道を掘削する場合と, すでにあるいくつかの検出器の跡地を再利用する場合において複数案を提言するとともに, その掘削費用についての概算を行った. 安全面および地下鉱山内への検出器搬入についても検討し, 問題のない設計をした.
以上のように, 本年度はトラブルも多少あったものの, 設計通りにプロトタイプが稼働することを確認し 511keV でのエネルギー分解能評価も行うことができ, 将来検出器としての可能性を強く示すことに成功した.

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] AXEL: High-pressure Xe gas TPC for BG-free 0ν2β decay search2020

    • Author(s)
      Obara S.、Ban S.、Hirose M.、Ichikawa A.K.、Kikawa T.、Nakamura K.Z.、Nakaya T.、Tanaka S.、Yoshida M.、Iwashita Y.、Sekiya H.、Nakajima Y.、Ueshima K.、Miuchi K.、Nakamura K.D.、Minamino A.、Nakadaira T.、Sakashita K.
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      Volume: 958 Pages: 162803-162803

    • DOI

      10.1016/j.nima.2019.162803

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Design and performance of a high-pressure xenon gas TPC as a prototype for a large-scale neutrinoless double-beta decay search2020

    • Author(s)
      Ban S、Hirose M、Ichikawa A K、Iwashita Y、Kikawa T、Minamino A、Miuchi K、Nakadaira T、Nakajima Y、Nakamura K D、Nakamura K Z、Nakaya T、Obara S、Sakashita K、Sekiya H、Sugashima B、Tanaka S、Ueshima K、Yoshida M
    • Journal Title

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      Volume: 2020 Issue: 3

    • DOI

      10.1093/ptep/ptaa030

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Basic Study of Positive Ion Detection at TPC for 0v2b search2019

    • Author(s)
      Obara Shuhei
    • Organizer
      International Symposium on Revealing the history of the universe with underground particle and nuclear research 2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高圧希ガスにおける陽イオン検出のための基礎研究と二重ベータ崩壊探索への応用2019

    • Author(s)
      小原脩平
    • Organizer
      日本物理学会第 74 回年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] XEL: High-pressure Xe gas TPC for BG-free 0v2b decay search2019

    • Author(s)
      Obara Shuhei
    • Organizer
      Vienna Conference on Instrumentation 2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] AXEL experiment2018

    • Author(s)
      Obara Shuhei
    • Organizer
      Symposium for Muon and Neutrino Physics
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] AXEL 実験2018

    • Author(s)
      小原脩平
    • Organizer
      第 3 回宇宙素粒子若手の会 秋の研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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