| 研究課題/領域番号 |
20H05624
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| 研究種目 |
特別推進研究
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 |
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研究代表者 |
丸山 和純 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (80375401)
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| 研究分担者 |
川崎 健夫 北里大学, 理学部, 教授 (00323999)
末包 文彦 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 教授 (10196678)
菅谷 頼仁 大阪大学, 核物理研究センター, 助教 (80324747)
明午 伸一郎 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究主席 (80354728)
長谷川 勝一 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究主幹 (90391333)
新山 雅之 京都産業大学, 理学部, 教授 (90455361)
武内 勇司 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (00375403)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
616,850千円 (直接経費: 474,500千円、間接経費: 142,350千円)
2024年度: 78,260千円 (直接経費: 60,200千円、間接経費: 18,060千円)
2023年度: 82,940千円 (直接経費: 63,800千円、間接経費: 19,140千円)
2022年度: 124,930千円 (直接経費: 96,100千円、間接経費: 28,830千円)
2021年度: 197,080千円 (直接経費: 151,600千円、間接経費: 45,480千円)
2020年度: 133,640千円 (直接経費: 102,800千円、間接経費: 30,840千円)
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| キーワード | ニュートリノ / ステライルニュートリノ / 液体シンチレータ検出器 / 液体シンチレータ / J-PARC / 物質・生命科学実験施設 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、（あ）新液体シンチレータ後置検出器を建設・設置し、（い）使っている液体シンチレータにDINと呼ばれる溶媒を加えて宇宙線由来の高速中性子背景事象を減少させ、（う）水銀標的でのニュートリノ親粒子の生成率を精密に測定し、（え）陽子ビームの最終段収束を向上させ、ステライルニュートリノ探索感度の各段の向上を目指す。
また、水銀標的内K中間子の静止２体崩壊から放出される単色ニュートリノを用いて、ニュートリノと物質の相互作用の精密測定も行うために、電子回路の直線性を向上させる。
上記（う）では水銀標的での中性子生成率も測定し、（え）も加えて、MLFで行われている他実験にも正効果を波及させる。
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| 研究実績の概要 |
既存前置検出器にて、水銀標的内で生成したK＋中間子が２体静止崩壊後生み出す単色236MeVエネルギーのミュー型ニュートリノを検出器で捉えることに成功した。現状のミュー型ニュートリノと物質の相互作用、特に準弾性散乱模型で与えられるエネルギーとの大きな違いが見えており、模型の精密化を進める上で、大きなインパクトを与える。準弾性散乱は世界のニュートリノ振動実験でも支配的に使用される散乱である。
他にも、ジイソプロピルナフタレンを液体シンチレータに溶解させたことによる波形弁別方による中性子除去能力の因子倍の向上の確認や、ステライルニュートリノ探索信号の先発信号の背景事象量の定量的な確認を進め、ニュートリノ業界の最も大きな会議ニュートリノ2022で口頭発表する等の成果の公表も行った。電子回路の改良についても、デザインが確定し、後は製造を行うのみ、という段階まで来ている。
ビーム強度は、ビームロスの軽減などの効果もあり、デザイン強度の83%まで（0.83MW）まで増強され、JSNS2実験のみならず、物質・生命科学実験施設の他の利用者にも大きな利益が出ている。
後置検出器については、台湾の企業にてアクリルタンクを作製し２０２３年３月には納品された。また、仏国のダブルショー実験から190本の10インチ光電子増倍管の寄贈を受け、年度内に72本分の設置を行った。
CERN-NA61実験では、CERN研究所内への水銀標的の設置を議論し、問題無いことを確認した。議論に沿った安全対策等を進めている。また、NA61実験で配布している具体的なシミューレーションを行って、水銀標的の位置を決めるなど、ビーム時間内に実験をすぐに行えるよう準備を進めた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
コロナ禍により、人的資源の確保や世界的な資源の枯渇に大きなダメージがあり（特に、2020年度、2021年度）、そのため、新後置検出器の建設・設置等に遅れが出ている。また、半導体資源の枯渇による、物品調達の遅れや値段の高騰が特に電子回路系の調達の遅延を生じた。
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| 今後の研究の推進方策 |
既存前置検出器は、更にデータを蓄積し、実際に成果が見え始めたK＋中間子からの静止崩壊ニュートリノの解析の深化のみならず、ステライルニュートリノの探索結果を可能な限り早く公表する。改良電子回路は、既存前置検出器にて仮設置し実際にビームを用いて試験し、その性能について知見を得る。
ビーム強度については、デザイン強度である、１MWを引き続き目指す。
後置検出器については、可能な限り早期に寄贈された光電子増倍管の設置を完了させる。また、仏国ダブルショー実験から更に寄贈される予定である40本程度の光電子増倍管、光電圧印加装置等を手続きを可能な限り早期に行う。2023年度には液体シンチレータ検出器として完成させ、ニュートリノ観測を行う。
CERN-NA61実験は2024年度に予定されているコミッショニングランに参加する。また、我々の実験では不要である、水銀標的に衝突する前の陽子以外の粒子の除去を可能にするアエロジェルカウンターを作製し、宇宙線やビームを用いた試験を行う。
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| 評価記号 |
中間評価所見 (区分)
A: 研究領域の設定目的に照らして、期待どおりの進展が認められる
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