| 研究領域 | ニュートリノで拓く素粒子と宇宙 |
|---|
| 研究課題/領域番号 |
19H05093
|
|---|
| 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 | 宮城教育大学 |
|---|
研究代表者 |
福田 善之 宮城教育大学, 教育学部, 教授 (40272520)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
|
| 配分額 *注記 |
6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2019年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
|
|---|
| キーワード | ニュートリノ / 二重ベータ崩壊 / チェレンコフ光 / 位相幾何学（トポロジー） / ２重ベータ崩壊 / 位相幾何学 / バックグラウンド / 放射性背景事象 / 位相幾何学情報 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
従来、数MeVの電子は多重散乱するため、放射されたチェレンコフ光を受光する光電子増倍管（PMT）の位置が持つ位相幾何学情報は失われると考えられてきた。ところが、シミュレーションによると単独の電子や二重ベータ崩壊事象、Tl-208の崩壊事象でもチェレンコフ光の位相幾何学的な特徴が見られた。そこで、位相幾何学情報である平均角を用いてTl-208の崩壊背景事象の除去の可能性を明らかにするために、特定の場所で一定方向に発生させた1.02MeVの電子が放射するチェレンコフ光を観測し、受光したPMTから平均角を求め、平均角分布とシミュレーションの分布をχ2検定により95%の信頼度で一致することを検証する。
|
| 研究実績の概要 |
本研究は、Zr-96を用いたニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊事象を10の27乗年以上の半減期で観測するため、背景事象であるTl-208を95%除去するために使用するチェレンコフ光の位相幾何学情報である平均角を直接的に観測することを目的としている。まず、26本の光電子増倍管H3164-12を配置した半球状フラスコ型検出器HUNI-ZICOSを制作した。光電子増倍管を設置する治具は、切頂20面体（サッカーボール）の頂点の位置に光電子増倍管を挿入する穴を開け、内側に半球状フラスコをはめ込む形状のものを3Dプリンターで製作した。検出器内には、液体シンチレータの溶媒であるアニソールを充填し、Sr-90のベータ線や、Y-88からの1.836MeVのガンマ線を入射させ、100度後方にコンプトン散乱したガンマ線を検出することにより得られる1.484MeVの単一方向・単一エネルギーの電子から放射するチェレンコフ光を観測し、受光した光電子増倍管の位置から平均角を求めた。その結果、平均角は48度付近に観測された。シミュレーションを実施したところ平均角は40度付近を中心とした分布が得られた。一方、シンチレーション光によるシミュレーションでは、平均角は50度近辺に現れた。このことから、観測された事象はチェレンコフ光ではなく、300nm付近のシンチレーション光によるものと考えられた。そこで、半球フラスコの表面に400nm以下の波長の紫外線をカットするSC-37フィルターを貼り付け、チェレンコフ光だけを観測したところ、平均角は41度付近にピークが得られたことから、チェレンコフ光のシミュレーションは観測結果をほぼ再現していることがわかった。このことから、1MeV程度の電子が放出するチェレンコフ光でも位相幾何学的情報を有していることが明らかとなり、Tl-208背景事象を95％除去できると考えられる。
|
| 現在までの達成度 (段落) |
令和2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 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
|
