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高圧液体キセノンを用いた0ν2β探索の基礎研究

公募研究

研究領域宇宙の歴史をひもとく地下素粒子原子核研究
研究課題/領域番号 15H01026
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関東北大学

研究代表者

上島 考太  東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 助教 (80605379)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2016年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2015年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード二重ベータ崩壊 / 液体キセノン
研究実績の概要

高圧液体キセノンを用いたニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊探索の基礎研究を行なった。エネルギー付加による不感領域をなくすため、高圧液体キセノンを入れる容器をプラスチックシンチレーターで作成し、KamLAND-Zen実験で問題となっている214Biを低減する。また液体キセノンを用いることで宇宙線ミューオンにより生じる10Cのバックグラウンドを大幅に低減できる。また液体キセノンは密度が大きく、1トンのキセノンで僅か1mほどでコンパクトな探索領域を実現できる。
本年度は複数の高圧液体キセノンを導入する高圧プラスチックシンチレータ容器を開発した。また高圧液体キセノンを導入する導入方法を改善し、キセノンが臨界点に達し、プラスチックシンチレータ容器にダメージを与えないように改良した。
本研究の結果1.8MPaの高圧液体キセノンのシンチレーション光を可視光に変換し、光センサーで検出する事に成功した。またプラスチックシンチレーターの発光波形と高圧液体キセノンのシンチレーション光を可視光に変換した波形を用いて波形弁別が非常によくできる事を示し、波形弁別により0ν2βのバックグラウンドを除去できることを実証した。
今後圧力をさらに上げた状態でのシンチレーション光の測定を行う。また収集光量を増やすために、波長変換効率の良いTPB波長変換剤を溶かし混んだ耐高圧プラスチックシンチレータ容器を開発したが、制作過程で容器表面に不純物が付着し、波長変換したキセノンのシンチレーション光を検出することは出来なかった。今後制作過程を見直し容器表面に不純物が付着しないよう改善し、収集光量を増やし、将来の二重ベータ崩壊探索に非常に有効な検出器となることを実証していく。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2017 2016

すべて 学会発表 (3件) (うち招待講演 3件)

  • [学会発表] 高圧液体キセノンを用いた0ν2β探索の基礎研究2017

    • 著者名/発表者名
      上島考太
    • 学会等名
      第3回極低放射能技術研究会
    • 発表場所
      流葉山荘 (岐阜県飛騨市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高圧液体キセノンを用いた0ν2β探索の基礎研究2017

    • 著者名/発表者名
      上島考太
    • 学会等名
      宇宙の歴史をひもとく地下素粒子原子核研究 2017年領域研究会
    • 発表場所
      岡山大学 (岡山県岡山市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高圧液体キセノンを用いて0ν2β探索の基礎研究2016

    • 著者名/発表者名
      上島考太
    • 学会等名
      極低放射能技術研究会
    • 発表場所
      徳島大学(徳島県,徳島市)
    • 年月日
      2016-03-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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