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カルシウム48のシングルベータ崩壊の測定

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 17H05201
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
研究機関大阪大学

研究代表者

梅原 さおり  大阪大学, 核物理研究センター, 准教授 (10379282)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018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)
2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード二重ベータ崩壊 / 稀崩壊 / ベータ崩壊 / 低放射能 / 低バックグラウンド / カルシウム48 / カルシウム48
研究実績の概要

粒子(物質)と反粒子(反物質)が質量を介して転換可能であることを証明するためには、"ニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊" の測定が必要である。本申請では、カルシウム48(48Ca)の二重ベータ崩壊の高感度測定装置構築のために、48Caの二重ベータ崩壊測定のバックグラウンドとなる48Caのシングルベータ崩壊の半減期測定を行う。この天然同位体比の小さく濃縮が難しい48Caのシングルベータ崩壊の半減期を高感度で測定するために、48Caのシングルベータ崩壊後の原子核であるスカンジウム48(48Sc)を、選択性樹脂を用いて吸着(濃縮)し、また、遮蔽システムを構築することで、低放射線環境を実現する。この二つによって、シングルベータ崩壊の測定感度を飛躍的に改善させる。結果として、48Caのシングルベータ崩壊測定の世界最高感度を実現する。
そのために、1、スカンジウムを吸着(濃縮)する樹脂選定および送液システムの構築、2、低バックグラウンド測定環境構築、3、長時間安定測定とその解析、が必要である。
本年は、3、長時間安定測定とその解析、として、255kgの塩化カルシウムを用いた、71日のシングルベータ崩壊の測定解析を行った。シングルベータ崩壊で放出されるガンマ線、983keV、1038keV、1312keVのうち、32本のCsI(Tl)検出器のいずれかで、983keV、1038keVを検出している、という条件をかけたエネルギースペクトルの1312keVエネルギー領域に、14事象を観測した。このエネルギー領域でのバックグラウンド量は、測定時間当たり3事象であることを考慮し、シングルベータ崩壊の半減期(2.2±0.8)×10^21年を得た。 この場合、48Caのニュートリノを放出する二重ベータ崩壊測定のバックグラウンドとしての、シングルベータ崩壊事象からの寄与は3%と見積もられた。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 学会発表 (3件) (うち招待講演 3件)

  • [学会発表] カルシウム48のシングルベータ崩壊の測定2019

    • 著者名/発表者名
      梅原さおり、王偉、藤原翔太、武田佳次朗、山本康平、吉田斉
    • 学会等名
      極低放射能技術研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] カルシウム48のシングルベータ崩壊の測定2018

    • 著者名/発表者名
      梅原さおり
    • 学会等名
      「極低放射能技術」研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] カルシウム48のシングルベータ崩壊の測定2017

    • 著者名/発表者名
      梅原さおり
    • 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
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2019-12-27  

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