| 研究課題/領域番号 |
19K03881
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 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
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
吉田 浩司 山形大学, 学士課程基盤教育機構, 教授 (80241727)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 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)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 粒子線検出器 / カロリメーター / シンチレーター / 波長変換ファイバー / 蛍光寿命 / 素粒子実験 / 実験核物理 / 放射線、Ｘ 線、粒子線 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
直接CP対称性を破る中性K中間子稀崩壊探索実験の次期計画である J-PARC E14 STEP 2 の実現に向けて，KL崩壊領域側面部をカバーする Barrel Counter と呼ばれる15m超のγ線VETO検出器やその他のγ線VETO検出器の基礎開発をおこなう。リサイクル素材や安価な新素材，コンパクトなデバイス等を積極活用し，高B/C (benefit-cost ratio) で経済性に優れた検出器の実現を目指す。検出器構成・構造・モジュール化のスタディをおこなうとともに，PEN樹脂，PET樹脂をはじめとした蛍光材料や波長変換素材の探索をおこない，詳細な物性評価をおこなっていく。
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| 研究成果の概要 |
K0稀崩壊実験次期計画実現に向けてγ線VETO検出器の構成要素に関しての基礎研究をおこなった。PEN樹脂、PET樹脂等の市販リサイクル材料も含め、サンドイッチカロリメーターに適した蛍光材料を探索した。材料特性のうち応答速度は重要であり、UVSOR放射光を用いて単一光子計数法により詳細な蛍光寿命測定をおこなった。また新たに開発された複数のWave Length Shifter材料の蛍光寿命については、いずれも1.5ns未満という高速な性能を有していることが判明した。より高計数率な環境下で動作し得る、高速応答で大型の（長尺な）サンドイッチカロリメーターの実現に好ましい成果を得ることができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
環境性や経済性や持続性に著しく劣る学問は社会的に許容されないという時代を迎えつつある中で、リサイクル材料を積極的に活用することを目指し、製造に伴う環境負荷の低減を図るとともに、経済性の向上も図ることも本研究の目的にしている。
まだ未解明の点は多いが、電子ビームに対して得られたPET樹脂の時間応答が格段に速く、発光量がプラスティックシンチレーターの1/5程度であるとはいえ、リサイクル材料である（ホームセンター等で市販されている程度の）PET樹脂を検出器として利用する可能性を見出せた意義は大きい。
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