| 研究課題/領域番号 |
20K03983
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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 | 東北大学 |
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研究代表者 |
三井 唯夫 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 准教授 (20283864)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020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 | imaging / particle identification / 粒子識別 / イメージング / ニュートリノ / 二重ベータ崩壊 / 結像系 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
1年目には光学系の開発を行う。うまくいかない場合は、視野を犠牲にして性能を生かす、などぎりぎりの駆け引きも避けられないかもしれない。
1年目から2年目にかけて、原理実証とシミュレーション精密化のため、1/20スケールモデルを作製し、5 cm×5 cmマルチアノードPMTでベータ線による液体シンチレータ発光の像を取得する。ベータ線源の位置を動かすことによって倍率を実測できる。また、実質的に１点発光であるベータ線発光の像の大きさから、光学系の収差も実測できる。
3年目は、実機に近いサイズのミラーアレイの一部を作製し、カムランド本体の上部チムニーから挿入してデータ収集を行う。
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| 研究成果の概要 |
アクリル容器に収められた30リットルの液体シンチレータを、結像ミラーとマルチアノード光電子増倍管からなる「イメージング検出器」2台を用いて「ステレオ撮像」し、液体シンチレータの発光パターンを事象ごとに3次元的に再構成することに成功した。さらに発光パターンの広がりを象徴する「粒子識別パラメータ」を事象ごとに定義し、ベータ線とガンマ線の粒子識別に成功した。これによって、ニュートリノレス二重ベータ崩壊探索実験「カムランド禅」での巨大結像系を用いた粒子識別の可能性が示された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
シンチレータの撮像による粒子識別を行なってきた中で、今回初めて「事象ごとに」「３次元的に」という２つの大きな条件を達成することができた。このため、事象の情報の喪失は激減し、それによって事象ごとの粒子識別、すなわち事象の位置をデータ以外から知ることができない、本番の探索実験と同じ状況での粒子識別に成功した。これは、説得力のある原理検証であると考えられる。粒子識別は、高感度で稀現象を探索するとき要となる技術で、シンチレータの撮像という新しい方法で、その可能性が示されたことの意義は大きいと考えられる。
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