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ニュートリノレス二重ベータ崩壊探索用ナノ粒子添加液体シンチレータの開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K20917
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分15:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
研究機関東北大学

研究代表者

浅井 圭介  東北大学, 工学研究科, 教授 (60231859)

研究分担者 越水 正典  東北大学, 工学研究科, 准教授 (40374962)
研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワードニュートリノレス二重ベータ崩壊 / 超臨界水熱合成 / ナノ粒子 / 液体シンチレータ / 水熱合成 / 有機無機ハイブリッド / ニュートリノ
研究開始時の研究の概要

ニュートリノの粒子としての性質の研究は未だ途上であり、ニュートリノレス二重ベータ崩壊現象の探索は重要な実験の一つである。この現象を探索するための手法として、二重ベータ崩壊が生じると考えられる原子核を、液体シンチレータ中に大量に導入し、その崩壊エネルギーを計測するというものが有力である。本研究では、このような検出器を構築するため、ニュートリノレス二重ベータ崩壊の探索対象となる金属元素について、その酸化物ナノ粒子を超臨界水熱合成により作製し、それを分散させた液体シンチレータを開発する。化学分野におけるナノ粒子合成技術を駆使し、素粒子実験に適用可能な検出体系を構築することに挑戦する。

研究成果の概要

ニュートリノの粒子としての性質の研究を進める上で、ニュートリノレス二重ベータ崩壊現象の探索は重要な実験の一つである。この現象を探索するための手法として、二重ベータ崩壊が生じると考えられる原子核を、酸化物ナノ粒子として液体シンチレータ中に大量に導入し、その崩壊エネルギーを計測するための液体シンチレータの開発に成功した。ナノ粒子添加という手法により、高い分散濃度とシンチレーション収率を実現した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ニュートリノの粒子としての性質の研究を進める上で、ニュートリノレス二重ベータ崩壊現象の探索は重要な実験の一つである。この現象を探索するための手法として、二重ベータ崩壊が生じると考えられる原子核を、酸化物ナノ粒子として液体シンチレータ中に大量に導入し、その崩壊エネルギーを計測するための液体シンチレータの開発に成功した。ナノ粒子添加という手法により、高い分散濃度とシンチレーション収率を実現した。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (20件)

  • [雑誌論文] Development of Zr-loaded Green-emitting Liquid Scintillator for Detection of Neutrinoless Double Beta Decay2021

    • 著者名/発表者名
      Akito Watanabe, Arisa Magi, Masanori Koshimizu, Atsushi Sato, Yutaka Fujimoto, and Keisuke Asai
    • 雑誌名

      Sensors and Materials

      巻: 33 号: 6 ページ: 2251

    • DOI

      10.18494/SAM.2021.3411

    • ISSN
      0914-4935, 2435-0869
    • 年月日
      2021-06-24
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Fabrication of liquid scintillators loaded with 6-phenylhexanoic acid-modified ZrO2 nanoparticles for observation of neutrinoless double beta decay2021

    • 著者名/発表者名
      Akito Watanabe, Arisa Magi, Akira Yoko, Gimyeong Seong, Takaaki Tomai, Tadafumi Adschiri, Yamato Hayashi, Masanori Koshimizu, Yutaka Fujimoto, and Keisuke Asai
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 11 号: 5 ページ: 1124-1124

    • DOI

      10.3390/nano11051124

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 二重β崩壊探索実験用液体シンチレータへの分散性の向上を企図した二種分子修飾 ZrO2ナノ粒子の合成2022

    • 著者名/発表者名
      渡邊 晶斗,越水 正典,横 哲,成 基明,笘居 高明,阿尻 雅文,林 大和,藤本 裕,浅井 圭介
    • 学会等名
      第60回セラミックス基礎科学討論会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ZrO2ナノ粒子装荷液体シンチレータにおけるナノ粒子の分散濃度向上を企図した修飾剤の仕込み比検討2022

    • 著者名/発表者名
      渡邊 晶斗、越水 正典、 横 哲、 成 基明、 笘居 高明、 阿尻 雅文、 林 大和、 藤本 裕、浅井 圭介
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 二重 β 崩壊探索実験用液体シンチレータの開発に向けた 二種分子修飾 ZrO2ナノ粒子の合成2022

    • 著者名/発表者名
      渡邊 晶斗、越水 正典、横 哲、成 基明、笘居 高明、阿尻 雅文、林 大和、藤本 裕、浅井 圭介
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2022年年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 凝集誘起発光特性を示すテトラフェニルエチレン結晶シンチレータの開発2022

    • 著者名/発表者名
      渡邊 晶斗、佐藤 敦史、越水 正典、 藤本 裕、浅井 圭介
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 中性子検出器への応用を企図した6Li添加液体シンチレータの開発および発光機構の解明2022

    • 著者名/発表者名
      渡邊晶斗,越水正典,藤本裕,浅井圭介
    • 学会等名
      第36回研究会「放射線検出器とその応用」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 高発光性中性子検出器開発を企図したサリチル酸6Li添加液体シンチレータの材料設計2022

    • 著者名/発表者名
      渡邊晶斗、越水正典、藤本裕、浅井圭介
    • 学会等名
      第14回日本セラミックス協会MFD研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 二重β崩壊実験用ZrO2ナノ粒子装荷液体シンチレータに おけるナノ粒子の分散性の制御2021

    • 著者名/発表者名
      渡邊 晶斗、越水 正典、横 哲、成 基明、笘居 高 明、阿尻 雅文、林 大和、藤本 裕、浅井 圭介
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 液体シンチレータへの高濃度分散を企図した二種分子修飾ZrO2ナノ粒子の合成2021

    • 著者名/発表者名
      渡邊 晶斗、越水 正典、横 哲、成 基明、笘居 高明、阿尻 雅文、林 大和、藤本 裕、浅井 圭介
    • 学会等名
      化学工学会第52回秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ニュートリノレス二重β崩壊検出を企図した二種分子修飾ZrO2ナノ粒子添加液体シンチレータにおける修飾剤仕込み比率の影響2021

    • 著者名/発表者名
      渡邊 晶斗、越水 正典、横 哲、成 基明、笘居 高明、阿尻 雅文、林 大和、藤本 裕、浅井 圭介
    • 学会等名
      応用物理学会 極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第3回研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] サリチル酸6リチウム装荷液体シンチレータの作製およ び中性子検出特性2021

    • 著者名/発表者名
      渡邊 晶斗、越水 正典、藤本 裕、浅井 圭介
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 凝集誘起発光特性を示す色素を用いた新規液体シンチ レータの開発2021

    • 著者名/発表者名
      渡邊 晶斗、越水 正典、藤本 裕、浅井 圭介
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 凝集誘起発光を示す蛍光体を用いた液体シンチレータの蛍光体濃度依存性の評価2021

    • 著者名/発表者名
      渡邊 晶斗、越水 正典、藤本 裕、浅井 圭介
    • 学会等名
      応用物理学会 極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第4回研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 中性子検出を企図したサリチル酸6Li添加液体シンチレータの開発2021

    • 著者名/発表者名
      渡邊晶斗、越水正典、藤本裕、浅井圭介
    • 学会等名
      極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第二回研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ニュートリノレス二重β崩壊検出を企図したZr装荷緑色発光液体シンチレータの開発2021

    • 著者名/発表者名
      渡邊晶斗、間木ありさ、越水正典、佐藤敦史、藤本裕、浅井圭介
    • 学会等名
      極限的励起状態の形成と量子エネルギー変換研究グループ 第一回研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ニュートリノレス二重ベータ崩壊検出を企図したZr含有緑色放出液体シンチレータの開発2021

    • 著者名/発表者名
      渡邊晶斗、間木ありさ、越水正典、藤本裕、浅井圭介
    • 学会等名
      第35回 研究会「放射線検出器とその応用」
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 二重β崩壊実験への応用を企図した有機修飾 ZrO2ナノ粒子装荷液体シンチレータの開発およびナノ粒子合成温度条件の最適化2021

    • 著者名/発表者名
      渡邊晶斗、間木ありさ、横哲、成基明、笘居高明、阿尻雅文、林大和、越水正典、藤本裕、浅井圭介
    • 学会等名
      第 12 回日本セラミックス協会マテリアル・ファブリケーション・デザイン研究会ハイブリッドセミナー
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 二重β崩壊実験への応用を企図した6フェニルヘキサン酸修飾 ZrO2ナ ノ粒子装荷液体シンチレータの開発2021

    • 著者名/発表者名
      渡邊 晶斗、間木 ありさ、横 哲、成 基明、笘居 高明、阿尻 雅文、林 大和、越水 正 典、藤本 裕、浅井 圭介
    • 学会等名
      第 68 回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 二重 β 崩壊実験用液体シンチレータへの装荷を企図したZrO2ナノ粒子の合成における修飾剤の検討2021

    • 著者名/発表者名
      渡邊晶斗、間木ありさ、横哲、成基明、笘居高明、阿尻雅文、林大和、越水正典、藤本裕、浅井圭介
    • 学会等名
      化学工学会第86年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ニュートリノレス二重β崩壊実験用液体シンチレータの開発を企図した芳香族カルボン酸修飾ZrO2ナノ粒子の合成2021

    • 著者名/発表者名
      渡邊 晶斗、間木 ありさ、横 哲、成 基明、笘居 高明、阿尻 雅文、林 大和、越水 正典、藤本 裕、浅井 圭介
    • 学会等名
      セラミックス協会2021年年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ニュートリノレス二重β崩壊検出のための液体シンチレータ装荷用有機修飾ZrO2ナノ粒子合成における温度条件の効果2020

    • 著者名/発表者名
      渡邊 晶斗、間木 ありさ、横 哲、成 其明、笘居 高明、阿尻 雅文、越水 正典、藤本 裕、浅井 圭介
    • 学会等名
      セラミックス協会第33回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-08-03   更新日: 2023-01-30  

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