PP,^7Be太陽ニュートリノの実時間測定

• 研究課題/領域番号: 12640247
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 井上 邦雄 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (10242166)
• 研究期間 (年度): 2000 – 2001
• 研究課題ステータス: 完了 (2001年度)
• 配分額: 3,600千円 (直接経費: 3,600千円); 2001年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2000年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
• キーワード: 太陽ニュートリノ / ガドリニウム / 液体シンチレーター / 液体シンチレータ

研究概要

低エネルギー太陽ニュートリノを荷電カレント反応のみで実時間測定するための研究開発を行った。^<160>Gdは、PPニュートリノをも観測できる低い閾値で、さらにバックグラウンドに強い三重同時計測が可能なため、この目的に最適である。本研究では、三重同時計測に不可欠な高速性を持つ液体シンチレータにガドリニウムを溶かし込むことに開発を絞り、ガドリニウム含有液体シンチレータの開発とその性能測定、そして低エネルギーニュートリノ検出器としての性能評価を行った。広範な溶媒やガドリニウム化合物の探索により、PseudoCumene60%と界面活性剤(NS210)40%を混合した溶媒と硝酸ガドリニウムGd(NO_3)_36H_2Oの組み合わせで、ガドリニウム重量比8%が可能なことを発見した。5wt%でのシンチレータとしての性能は、発光時定数2nsec、発光量3500photon/MeV、有効減衰長39cm、α線クェンチ7.4@7.8MeV、α線弁別95%以上であり、低エネルギー太陽ニュートリノ観測に十分な性能を有することがわかった。1m^3サイズの検出器をシミュレーションした結果、^7Beニュートリノに対する三重同時計測の効率は65%、PPニュートリノでは問題となる^<152>Gdの崩壊を2シグナルとして見間違う確率0.05%以下とする条件でも63%の効率が得られることが分かった。この液体シンチレータは競合する開発と比べても10分の1程度のコストなため、非常に競争力のあるガドリニウム含有液体シンチレータの開発に成功したといえる。