| 研究領域 | 地下から解き明かす宇宙の歴史と物質の進化 |
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| 研究課題/領域番号 |
19H05809
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
吉田 斉 大阪大学, 大学院理学研究科, 准教授 (60400230)
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| 研究分担者 |
石徹白 晃治 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 准教授 (20634504)
岸本 康宏 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 教授 (30374911)
大谷 知行 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, チームリーダー (50281663)
美馬 覚 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所神戸フロンティア研究センター, 研究員 (50721578)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
150,930千円 (直接経費: 116,100千円、間接経費: 34,830千円)
2023年度: 20,410千円 (直接経費: 15,700千円、間接経費: 4,710千円)
2022年度: 20,280千円 (直接経費: 15,600千円、間接経費: 4,680千円)
2021年度: 28,470千円 (直接経費: 21,900千円、間接経費: 6,570千円)
2020年度: 37,440千円 (直接経費: 28,800千円、間接経費: 8,640千円)
2019年度: 44,330千円 (直接経費: 34,100千円、間接経費: 10,230千円)
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| キーワード | 極低温検出器 / ニュートリノ / 暗黒物質探索 / アクシオン / 超伝導検出器 / 低温技術 / 二重ベータ崩壊 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本計画研究は、技術基盤として極低温技術を新たに取り入れることで、ニュートリノを放出しない二重ベータ(0νββ）崩壊探索の検出器の高感度化と暗黒物質探索の範囲拡大を図る。極低温下での温度上昇によるエネルギー測定を行う原理を利用した蛍光熱量計を開発し、0νββ崩壊のQ値領域でエネルギー分解能として20keV以下を実現する。標的材料として極低温下で超伝導状態になったアルミニウムなどを使用し、内部のクーパー対解離を検知することで、O(10eV)の低エネルギー信号測定を目指す。低温技術を利用して、強磁場超伝導共振空胴の開発を行い、通常よりも2桁以上高い共振空胴の増幅度(Q値)を実現する。
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| 研究成果の概要 |
極低温での信号読み出しに超伝導センサーを使用し、CaF2蛍光熱量計を世界で初めて実現した。CaF2結晶内の連続α崩壊事象を使った解析で、位置依存性を排除した場合にエネルギー分解能0.5%以下、α線とβ線事象の粒子識別能5.5σを達成した。
強磁場(9T)環境を整備し、超高純度銅/フォトニックアシスト技術等を用いて作成した空胴のQ値を測定した。フォトニックアシスト技術とアルミナ結晶を用いた空胴で、目標としていたQ値1.0E+5を達成した。Al製KIDの開発を行い、目標である10eV信号を検出できることを準粒子数変化の測定から確認することに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
CaF2蛍光熱量検出器のエネルギー分解能が4.3MeV付近において0.5%以下になることを実証できたことで、48Caのニュートリノレス二重ベータ崩壊事象探索においてバックグラウンドを無視できるレベルまで低減でき、高感度探索に道が拓けた。強磁場(9T)環境下で目標としたQ値1.0E+5以上の共振空胴の開発に成功し、高感度アクシオン探索実験への道を拓いた。研究期間内にアクシオン探索実験のエンジニアリングランにも成功し、当初を上回る成果を得た。10eV以下の信号を検出できる超伝導検出器（KID)の開発に成功し、B01,B02が実現した暗黒物質探索の探索範囲を低質量領域まで広げることを可能とした。
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