| 研究課題/領域番号 |
21H01118
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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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 | 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 |
林 ケヨブ 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 (90332113)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
2021年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | 光子の入射角度 / サンプリングカロリメータ / 光子の入射角度 サンプリングカロリメータ / 角度分解能 / エネルギー分解能 / 光子の入射角度測定 / 電磁カロリメータ / シミュレーション計算 / 入射角度測定 / 細分割 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、J-PARCで行なっているKOTO実験が精密測定研究に移行するために必要な新しい電磁カロリメータを開発する。電磁カロ リメータは光子が生成するシャワーから光子の入射エネルギー、位置を測定する検出器である。本研究はシャワーの情報を細分割された3次元のカウンタで読み取り、入射角度までを測定することに挑戦する。
KOTO実験は検出された2個の光子のみを用いて、K中間子の稀崩壊を探索している。光子の入射位置とエネルギーか求められる崩壊位置のみでは真の崩壊である確証に乏しい。角度測定は求められたK中間子の崩壊位置により高い信頼性を与えることになり、次世代実験では大きな役割が期待される。
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| 研究成果の概要 |
本研究では光子が発生する電磁シャワーの模様から、光子の入射角度を測定する電磁カロリメータを開発する。GEANT4を用いたシミュレーション計算をでは、鉛と細分割されているプラスチックシンチレータを用いたサンプリングカロリメータを使えば、1GeVの光子に対して1.3度の分解能を持つ測定が可能であることが分かった。
その計算結果を検証するために、1mmX1mmの断面を持つシンチレーションファイバーと14mm幅のタングステンストリップを組み合わせ、384個のモジュールを数製し、性能検証用検出器を完成した。陽子ビームをエネルギーと入射角度を変えながら検出器に入れ、データを収得し、解析を行っている。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
光子の測定とはカロリメータで生成される電磁シャワーの量とその中心位置から、入射エネルギーと位置を求めることである。一般の実験では、光子の発生点を他の情報から求めることで、光子の運動方向を求めることができる。J-PARCで行なっているKOTO実験では、二つの光子のみが観測されるので、発生点を他条件で求めることになる。もし、カロリメータで入射角度までを測定することができれば、実験感度の向上に大きな役割を果たす。
また、暗黒物質の探索のような実験ではカロリメータのみで信号を求める必要があり、本研究で開発された検出器の活用が期待される。
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