方向識別可能な液体シンチレーターの開発研究

• 研究課題/領域番号: 18740124
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 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: 池田 晴雄 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教 (90400233)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円); 2007年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2006年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
• キーワード: 電子型反ニュートリノ / 液体シンチレーター / リチウム / 反電子型ニュートリノ / 中性子吸収

研究概要

電子型反ニュートリノの方向識別を液体シンチレーターで行うために本年度はリチウムを含有した液体シンチレーターの作成を行った。リチウム化合物は水溶性の物質がほとんどで、液体シンチレーターの主成分であるベンゼン環をもつような油分には溶解せず極性をもつアルコールなどにのみ少量溶解することを確認した。このリチウム含有アルコールは光の透過性については問題がなかったので、次に発光物質ジフェニルオキサゾールを溶解させ、シンチレーターとしての発光量を測定したがまったく光らないという結果が得られた。そこでリチウム化合物が水溶性であることを用い、水溶液を界面活性剤を用いて油分と混合させるという手法にとりくんだ。今回は非イオン性の界面活性剤を入手し、また水によく溶解する臭化リチウムを用いて液体シンチレーターを作成し、リチウムを目標量溶かすことが可能であると確認した。つぎに放射線源のセシウムを用いて液体シンチレーターの発光量を測定したところ目標であるカムランド実験用液体シンチレーターの発光量に対して60%ほどの光量があるという結果を得た。これは第一段階の結果としては満足できるものである。次に光の透過率を測定したが、界面活性剤の影響で大規模実験に用いるには不十分であるという結果を得、これが今後の課題である。本研究に用いた物質はすべて安価で市販されているものだけ用いて行い、それらを用いるだけでリチウム含有液体シンチレーターを作成することが可能であることが立証できた。