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ジルコニウム96を用いた二重ベータ崩壊実験のためのタリウム208背景事象の除去

研究課題

研究課題/領域番号 18K03664
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
研究機関宮城教育大学

研究代表者

福田 善之  宮城教育大学, 教育学部, 教授 (40272520)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードニュートリノ / 二重ベータ崩壊 / チェレンコフ光 / パルス波形分別 / 位相幾何学情報 / バックグラウンド除去 / 位相幾何学 / タリウム208 / タリウム208 / ニュートリノ質量 / 液体シンチレータ / 波形分別法
研究成果の概要

本研究はZr-96を用いたニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊事象探索実験ZICOSで使用する液体シンチレータのエネルギー分解能の測定と、1MeV程度の電子から放射するチェレンコフ光とシンチレーション光を波形分別する手法の開発を行った。エネルギー分解能は光電子増倍管の集光率を考慮すると2.2%@3.35MeV相当であることがわかった。また、高性能の光電子増倍管とデジタイザを用いてパルス波形を計測しカイ2乗検定を行ったところ、チェレンコフ光を含む事象が判別でき、1MeV程度の電子から放射されるチェレンコフ光の位相幾何学的情報がTl-208事象の除去に有効であることを世界で初めて立証できた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊は、宇宙誕生時に何故物質だけが残ったのか、ニュートリノの質量はいくらか、等の疑問を解く鍵を握っています。世界中でこの崩壊を探しているますが、まだ誰も観測していません。日本のカムランド-禅はキセノン136を使って研究をしていますが、仮にこの崩壊を見つける事ができたとしても、原子核の計算に不定性があるため、他の原子核でも崩壊を見つけなければいけません。そこでジルコニウム96を使ったZICOSを計画しています。現在、観測の邪魔になるタリウム208を、チェレンコフ光を用いて除去する方法を開発しており、本研究によりチェレンコフ光が除去に利用できる事がわかりました。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 5件、 招待講演 5件) 備考 (13件)

  • [雑誌論文] Development of pulse shape discrimination for Cherenkov lights in liquid scintillator2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki FUKUDA, Shigetaka MORIYAMA, Katsuki HIRAIDE, Izumi OGAWA,Takahiro GUNJI, Ryohei HAYAMI, Satoru TSUKADA, Shunsuke KUROSAWA
    • 雑誌名

      BULLETIN OF MIYAGI UNIVERSITY OF EDUCATION

      巻: 55 ページ: 141-150

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] ZICOS - Neutrinoless Double Beta Decay experiment using Zr-96 with an organic liquid scintillator -2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki FUKUDA, Shigetaka MORIYAMA, Katsuki HIRAIDE, Izumi OGAWA,Takahiro GUNJI, Ryohei HAYAMI, Satoru TSUKADA, Shunsuke KUROSAWA
    • 雑誌名

      Proceedings of Science

      巻: 437 ページ: 1-3

    • DOI

      10.22323/1.364.0437

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ZICOS - Neutrinoless Double Beta Decay experiment using Zr-96 with an organic liquid scintillator -2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki FUKUDA, Shigetaka MORIYAMA, Katsuki HIRAIDE, Izumi OGAWA,Takahiro GUNJI, Ryohei HAYAMI, Satoru TSUKADA, Shunsuke KUROSAWA
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 1468 号: 1 ページ: 12139-12139

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1468/1/012139

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Precise pulse shape measurement of Cherenkov light using sub-MeV electrons from Sr-90/Y-90 beta source2019

    • 著者名/発表者名
      FUKUDA Yoshiyuki, ANZAI Daisuke, KAMEI Yuto, Narengerile, OBATA Akira, MORIYAMA SHigetaka, OGAWA Izumim, GUNJI Takahiro, HAYAMI Ryohei, TSUKADA Satoru, KUROSAWA Shunsuke
    • 雑誌名

      Bulletin of Miyagi University of Education

      巻: 54 ページ: 169-176

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Direct measurement of spectral shape of Cherenkov light using cosmic muons2019

    • 著者名/発表者名
      Y.Fukuda , D.Anzai, Y.Kamei, K.Hiraide, S.Moriyama, Narengerile, A.Obata, I.Ogawa, T.Gunji, S.Tsukada , R.Hayami, S.Kurosawa
    • 雑誌名

      Bulletin of Miyagi University of Education

      巻: 53 ページ: 183-191

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] ZICOS - Neutrinoless Double Beta Decay experiment using Zr-96 with an organic liquid scintillator -2018

    • 著者名/発表者名
      Y.Fukuda , D.Anzai, Y.Kamei, K.Hiraide, S.Moriyama, Narengerile, A.Obata, I.Ogawa, T.Gunji, S.Tsukada , R.Hayami
    • 雑誌名

      Zenodo

      巻: 1 ページ: 1300437-1300437

    • DOI

      10.5281/zenodo.1300437

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Discrimination of Cherenkov light in Liquid Scintillator for Neutrinoless Double Beta Decay Experiment2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukuda, Y.Kamei, Narengerile, A.Obata, S. Moriyama, I.Ogawa, T. Gunji, R. Hayami and S.Tsukada
    • 雑誌名

      Bulletin of Miyagi University of Education

      巻: 52 ページ: 139-147

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] VERIFICATION OF TL-208 BACKGROUNDS REDUCTION FOR NEUTRINOLESS DOUBLE BETA DECAY WITH HALF-LIFE 10 TO 27TH YEARS USING ZR-962021

    • 著者名/発表者名
      福田善之
    • 学会等名
      研究会「ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊とその周辺」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ジルコニウム96を用いたニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊事象の探索XVII~HUNI-ZICOSを用いたチェレンコフ光の位相幾何学情報の測定~2021

    • 著者名/発表者名
      福田善之
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 半減期10の27乗年以上の二重β崩壊観測を実現するTLー208背景事象除去の検証2021

    • 著者名/発表者名
      福田善之
    • 学会等名
      「第七回極低放射能技術」研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 半減期10の27乗年以上の二重β崩壊観測を実現するTl-208背景事象除去の検証2020

    • 著者名/発表者名
      福田善之
    • 学会等名
      新学術「地下宇宙」領域研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ZICOS - Neutrinoless Double Beta Decay experiment using Zr-96 with an organic liquid scintillator -2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki FUKUDA
    • 学会等名
      The XXIX International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics (NEUTRINO 2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ジルコニウム96を用いたニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊事象の探索 XVI~シンチレーション検出器におけるチェレンコフ光選別のためのパルス波高分別法の開発~2020

    • 著者名/発表者名
      福田善之
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] DEMONSTRATION OF REDUCTION METHOD FOR TL-208 BACKGROUNDS USING TOPOLOGICAL INFORMATION OF CHERENKOV LIGHT FOR ZICOS EXPERIMENT2020

    • 著者名/発表者名
      福田善之
    • 学会等名
      新学術領域「ニュートリノで拓く素粒子と宇宙」研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ZICOS - Neutrinoless Double Beta Decay experiment using Zr-96 with an organic liquid scintillator -2019

    • 著者名/発表者名
      Y.Fukuda , D.Anzai, Y.Kamei, K.Hiraide, S.Moriyama, Narengerile, A.Obata, I.Ogawa, T.Gunji, S.Tsukada , R.Hayami, S.Kurosawa
    • 学会等名
      The European Physical Society Conference on High Energy Physics (EPS-HEP 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ZICOS -ジルコニウム96を用いたニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊事象探索実験-2019

    • 著者名/発表者名
      福田善之、安齊太亮、亀井雄斗、那仁格日楽、小畑旭、森山茂栄、平出克樹、小川泉、郡司天博、塚田学、速水良平、黒澤俊介
    • 学会等名
      新学術領域「地下から解き明かす宇宙の歴史と物質の進化」領域研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ZICOS EXPERIMENT FOR NEUTRINOLESS DOUBLE BETA DECAY SEARCH USING ZIRCONIUM-962019

    • 著者名/発表者名
      Y.Fukuda , D.Anzai, Y.Kamei, K.Hiraide, S.Moriyama, Narengerile, A.Obata, I.Ogawa, T.Gunji, S.Tsukada , R.Hayami, S.Kurosawa
    • 学会等名
      16th International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics (TAUP2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ジルコニウム96を用いたニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊事象の探索XIV~ZICOS用液体シンチレータのエネルギー分解能測定~2019

    • 著者名/発表者名
      福田善之、安齊太亮、亀井雄斗、那仁格日楽、小畑旭、森山茂栄、平出克樹、小川泉、郡司天博、塚田学、速水良平、黒澤俊介
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ジルコニウム96を用いたニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊事象の探索XIV高速PMTとFADCを用いた低エネルギー電子によるチェレンコフ光の波形観測~2019

    • 著者名/発表者名
      福田善之、安齊太亮、亀井雄斗、那仁格日楽、小畑旭、森山茂栄、平出克樹、小川泉、郡司天博、塚田学、速水良平、黒澤俊介
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ZICOS - Neutrinoless Double Beta Decay experiment using Zr-96 with an organic liquid scintillator -2019

    • 著者名/発表者名
      Y.Fukuda , D.Anzai, Y.Kamei, K.Hiraide, S.Moriyama, Narengerile, A.Obata, I.Ogawa, T.Gunji, S.Tsukada , R.Hayami, S.Kurosawa
    • 学会等名
      International Symposium on Revealing the history of the universe with underground particle and nuclear research 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ZICOS - Neutrinoless Double Beta Decay experiment using Zr-96 with an organic liquid scintillator -2018

    • 著者名/発表者名
      Y.Fukuda , D.Anzai, Y.Kamei, K.Hiraide, S.Moriyama, Narengerile, A.Obata, I.Ogawa, T.Gunji, S.Tsukada , R.Hayami
    • 学会等名
      XXVIII International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics (Neutrino2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ジルコニウム96を用いたニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊事象の探索XIII~低エネルギー電子によるチェレンコフ光の波形観測について~2018

    • 著者名/発表者名
      福田善之、安齊太亮、亀井雄斗、那仁格日楽、小畑旭、森山茂栄、平出克樹、小川泉、郡司天博、塚田学、速水良平、黒澤俊介
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 第2回 新学術領域「地下宇宙」領域研究会

    • URL

      https://www.lowbg.org/ugap/ws/am2020/index.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] Neutrino2020 conference

    • URL

      https://conferences.fnal.gov/nu2020/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 新学術領域研究「ニュートリノで拓く素粒子と宇宙」研究会

    • URL

      https://www-he.scphys.kyoto-u.ac.jp/nucosmos/workshop.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 「ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊とその周辺」研究会

    • URL

      http://www-hep.phys.s.u-tokyo.ac.jp/~hama/WS/mini0nbb2021/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 「第七回極低放射能技術」研究会

    • URL

      https://www.lowbg.org/ugap/ws/lb2021/program.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] EPS-HEP2019で発表したポスター

    • URL

      http://masamune.miyakyo-u.ac.jp/gakkai/poster-epshep2019-fukuda.pdf

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 新学術領域「地下から解き明かす宇宙の歴史と物質の進化」領域研究会で口頭発表したスライド

    • URL

      http://masamune.miyakyo-u.ac.jp/gakkai/ungd2019-fukuda.pdf

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] TAUP2019で口頭発表したスライド

    • URL

      http://masamune.miyakyo-u.ac.jp/gakkai/TAUP2019-fukuda.pdf

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 日本物理学会 2019年秋季大会 で口頭発表したスライド

    • URL

      http://masamune.miyakyo-u.ac.jp/gakkai/jps2019-fall.pdf

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 日本物理学会 第74回年次大会で講演したスライド

    • URL

      http://masamune.miyakyo-u.ac.jp/gakkai/jps2019-spring.pdf

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 地下素核国際研究会で発表したポスター

    • URL

      http://masamune.miyakyo-u.ac.jp/gakkai/poster-zicos-UNGD2019.pdf

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] Neutrino2018で発表したポスター

    • URL

      https://zenodo.org/record/1300437#.XMZ_MkkVDZQ

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 日本物理学会 2018年秋季大会で講演したスライド

    • URL

      http://masamune.miyakyo-u.ac.jp/gakkai/jps2018-fall.pdf

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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