| 研究課題/領域番号 |
22K14058
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 京都大学 |
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研究代表者 |
木河 達也 京都大学, 理学研究科, 助教 (60823408)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | ニュートリノ検出器 / 3Dプリンタ / 水ベース液体シンチレータ / ニュートリノ反応 / ニュートリノ振動 / 3Dプリントシンチレータ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ニュートリノにおけるCP対称性の破れは宇宙から反物質が消え去った謎を解く鍵となり得る。現在、T2K実験におけるニュートリノ振動の測定により、このCP対称性の破れの兆候が示唆されており、建設中のハイパーカミオカンデにより発見を目指している。ハイパーカミオカンデはCP対称性の破れの検証における統計精度を劇的に改善する一方で、水標的のニュートリノ反応の不定性に起因する大きな系統誤差が残ってしまうことが懸念されている。本研究では3Dプリント技術を応用した微細空洞構造のニュートリノ検出器を開発し、水標的のニュートリノ反応の精密測定による系統誤差削減、そしてニュートリノのCP対称性の破れの発見へ導く。
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| 研究実績の概要 |
まず本研究でニュートリノ反応標的といて用いる水をベースとした液体シンチレータの開発を行った。さまざまな蛍光剤、波長返還材、界面活性剤を比率を変えながら混合したサンプルを作製し、宇宙線により光量を比較した。
次に3Dプリンタにより作製する微細空洞構造をもつ反射材の開発を行った。厚さやプリントの設定を最適化し、それらに水ベース液体シンチレータを入れた際の光量やクロストーク率を比較した。
最後に宇宙線を用いた試験で最も高い光量が得られた水ベース液体シンチレータと反射材を用いて小型試作機を作製し、東北大学電子光理学研究センターにおいて500MeV陽電子を用いたビームテストを行い、飛跡検出器としての性能を評価した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
液体シンチレータや3Dプリンタを用いた反射材の基礎開発だけでなく、当初の計画では次年度に予定していた小型試作機の作製とそれを用いたビームテストまで完了しているため。
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| 今後の研究の推進方策 |
小型試作機を用いたビームテストでは飛跡を検出することに成功したが、光量は陽子/パイ中間子の粒子識別を行うためには不十分であり、飛跡検出効率もまだ十分とは言えない。そのためこれまで使っていなかった材質も含めて液体シンチレータと反射材の開発を再度行い、陽子/パイ中間子の粒子識別を行うために十分な光量を達成する。
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