| 研究課題/領域番号 |
19K03886
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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 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
山崎 祐司 神戸大学, 理学研究科, 教授 (00311126)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022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: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 電子・陽子散乱 / 電子・原子核散乱 / 光検出器 / 中性子生成 / カロリメーター / 放射線耐性 / ゼロ度 / 電子・重イオン散乱 / 前方散乱 / 電子・ハドロン散乱 / 前方中性子 / 宇宙線の組成 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高エネルギーハドロン散乱で生成される超前方中性子は，これまでの測定間でばらつきがある。その定量的理解は，空気シャワー形状測定による宇宙線組成決定に影響を与えるなど，素粒子物理を超えた重要な課題である。この研究では，加速器による電子・陽子散乱を用いて中性子生成メカニズムを理解するための検出器を開発する。検出器を放射線量の高いビーム軸付近に設置するため，放射線耐性の高いエネルギー測定器（カロリメーター）を開発する。また加速器チームと共同で，その設置場所の解を見つける。
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| 研究成果の概要 |
この研究は，高エネルギー電子・陽子散乱で生成する超前方中性子の運動量分布が過去に測定により異なることを動機とした，次世代の加速器実験（米国EICおよび欧州LHeC）で中性子の精密測定を行うための基礎技術の開発である。LHeC実験では，加速器設計者と協議し超前方ゼロ度カロリメーター(ZDC)の設置場所を確定し基礎設計を行った。発展して検出器全体の概念設計，前方散乱に関連した2光子散乱の物理感度の研究を行った。EICでは実験中の中性子放射線量が10の14乗個と大きいことをシミュレーションで求め，それをもとにZDCの基礎設計を行い，放射線耐性の問題となるシリコン光電子増倍検出器の耐性を試験した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
高エネルギー粒子散乱による中性子の生成量は，それ自体の生成メカニズムの解明といった素粒子・原子核分野の興味のみならず，宇宙から到来する超高エネルギー宇宙線が大気と散乱するときの空気シャワーの理解にも必要である。空気シャワーの粒子数，エネルギー分布が過去の加速器実験をもとにしたシミュレーションと合っておらず，宇宙線の組成の異常か，中性子生成の不定性か決着がついていない。このように中性子生成量は宇宙の成り立ちの解明とも関連する。また，高放射線耐性検出器は，放射線量の高い分野，たとえば放射光による物質測定，加速器の医学応用，原子炉近くでの測定などへの応用が期待できる。
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