CANDLESIIIによる48Caの2重ベータ崩壊の研究

• 研究課題/領域番号: 24244032
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 岸本 忠史 大阪大学, 核物理研究センター, センター長 (90134808)
• 研究期間 (年度): 2012
• 研究課題ステータス: 中途終了 (2012年度)
• 配分額: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円); 2012年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円)
• キーワード: 実験核物理 / 素粒子実験 / 二重ベータ崩壊 / ニュートリノ

研究概要

粒子と反粒子が質量を介して転換可能であることは、ニュートリノだけにマヨラナ粒子性として現れ、ニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊(Ovββ)の研究によってのみ検証が可能である。これは物質優勢の宇宙の謎を解く鍵でもある。
本研究では、48Caの二重ベータ崩壊を研究するために建設したCANDLFSIIIシステムで観測を推進し、48CaのOvββに関して世界で最高感度のデータを得る。48Caは二重ベータ崩壊核中最大のQ値をもつ最小の原子核であり、実験的にも理論的にも、早急に研究を進めることが望ましい。この48CaのOvββを研究することで、ニュートリノの有効質量(<m_v>)で0.5eVの感度を達成する。更にシステム全体を冷却することで、エネルギー分解能を向上さ
せ、<m_v>で将来世界最高感度の測定を達成する基礎を確立する。
そのために、本年度は、
1)二重ベータ崩壊測定:CANDLES IIIの長期安定測定・データ解析
2)高感度化に向けた開発項目:小型システムを用いた効率よい冷却システムの開発
を進めた。
まず、「1)二重ベータ崩壊測定:CANDLES IIIの長期安定測定・データ解析」として、エネルギー分解能・較正を行った。これは、CANDLES IIIシステムに加えられた改良:ライトパイプの増設、による性能向上の評価をするためにも必要である。この測定には、すでに開発済みの、放射線源・LED光源を用いた較正システムを使用した。これによって、全光電子増倍管の較正、CANDLESシステムの較正を行った。この較正と合わせて、バックグラウンドデータを用いた較正も行った。以上により、集光量が1.8倍に改善していることを確認した。また、バックグラウンド測定で得られたデータを用いてバックグラウンド除去解析を行った。この結果から、現時点でのCANDLES IIIシステムのバックグラウンド量の評価を行った。
以上のように研究を進めていたが、同じテーマの基盤研究(S)が採択されたため、この基盤研究(A)としての課題研究は終了となった。