| 研究課題/領域番号 |
19K14726
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 東北大学 |
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研究代表者 |
丸藤 亜寿紗 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 特任助教(研究) (20704399)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 二重ベータ崩壊 / 液体シンチレータ / キセノン / ニュートリノ / 素粒子実験 / 原子核破砕 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
カムランド禅実験(大型ニュートリノ検出器カムランドを用いた136Xe二重ベータ崩壊実験)において、ニュートリノを伴わない二重ベータ(0νββ)崩壊の探索を行い、ニュートリノの性質(マヨラナ性、質量、質量の階層構造)を明らかにするため、以下の3点に注力し、高感度化を推進する。
(1) 位置・エネルギー較正装置の導入とエネルギースケールの高精度化
(2) 観測の背景事象となる原子核破砕事象(特に10C)の効率的な除去方法の開発、導入
(3) 除去不可能なバックグラウンド8B太陽ニュートリノの低エネルギー領域での測定
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| 研究成果の概要 |
ニュートリノの性質(マヨラナ性、質量階層構造、絶対質量)を調べる方法として、ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊の探索がある。2019年1月に観測を開始したカムランド禅800は、約750kgのキセノン(90%濃縮)を用いて実験を行なっている。過去の実験カムランド禅400での最大の背景事象は、ミューオンによる炭素原子核破砕事象の一つ、 C-10であった。これは新しく開発された除去手法により99.3%以上の除去率を達成した。これによって新しい背景事象、ミューオンによるキセノン原子核破砕事象が明らかになった。解析方法を工夫し、世界最高感度での半減期およびニュートリノの有効質量への制限を与えた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
新たな背景事象除去方法の導入により、カムランド禅800の最初の結果が2022年3月に発表された。ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊の有意な信号は検出されなかった。カムランド禅400の再解析も行い統合した結果、Xe-136の半減期の下限値は2.3×10^26年(90%信頼度)となった。2016年に発表されたカムランド禅400の最後の結果の約2倍の制限である。ニュートリノの有効質量では36-156 meVと世界最高感度を更新し、世界で初めて逆階層構造への探索に踏み出した。
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