| 研究課題/領域番号 |
20K03988
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 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
|
|---|
| 研究機関 | 大阪大学 |
|---|
研究代表者 |
小寺 克茂 大阪大学, 大学院理学研究科, 招へい研究員 (60448074)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 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)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
|
|---|
| キーワード | カロリメータ / 微細分割 / 入射角度 / 角度分解能 / シンチレーションファイバー / 結晶 / MPPC / 入射角測定 / エネルギー分解能 / 荷電粒子検出器 / 光検出器 / 高エネルギー物理学 / 入射角 / 高エネルギー物理学実験 / カロリメーター / 高エネルギー実験 / Kaon / split / 細分割全吸収型カロリメータ / energy splitting / 物質・反物質の対称性 / KOTO |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
現在までに素粒子物理学で確立された理論は，この世界で起こることを高精度で矛盾なく説明できる．しかし我々の世界に存在する物質の量を説明するには，宇宙創世記にできた物質と反物質の量差を理論的に導き出す必要がある．2008年ノーベル賞の小林・益川理論は，その違いの一部を導くことができるが，現在の物質量に矛盾する(足りない)．J-PARC の KOTO実験は，この説明できない物質・反物質の違いを表す現象を探しているが，1000億個の K中間子に対して３つだけ起こる稀な崩壊現象との比較となり困難である．本研究では KOTO のカロリメータを２次元から３次元微細分割に改善し，この稀現象の初観測を目指す．
|
| 研究成果の概要 |
荷電がない光子の運動量方向を測定することは重要であるが難しい．本研究ではカロリメータ内での光子のシャワー発展を観測し入射角度を測定する．特に高いエネルギー分解能を維持するために，シャワーの全エネルギーを観測するタイプとする．一つの方法はカロリメータ結晶をより細かく分割化し，各々の結晶の光量を読み取ればいいのだが，光検出器が作る死空間や，コストを考えると難しい．そこで，結晶の横からシンチレーションファイバを挿入し，シャワー発展をより細かく観測し，位置分解能を高める方法を試みた．達成点，①ファイバーの読み取り方法の確立，②結晶の横からの光量と，シャワーの発展パターンの相関データを得た．
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
KOTO 実験では粒子（物質）と反粒子（反物質）の非対称性（現代の物理学でわかっていることは，粒子が作られるとほとんど同数の反粒子が作られるべきであるが，我々の宇宙にはほぼ粒子しか残っていない）の起源について研究している．そのため中性K中間子の崩壊過程を観測しているが，キーとなる崩壊過程は２光子が出るだけであり，光子は中性なのでその軌道を測ることが困難である．光子のエネルギーを測る装置の中で光子はシャワーを起こすが，このシャワーの発展を観測することにより，光子の入射軌道に遡ることができる．本研究が完成すれば，コストをおさえてその方法を高性能に改善することができる．
|
