| 研究領域 | 地下から解き明かす宇宙の歴史と物質の進化 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05241
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 宮城教育大学 |
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研究代表者 |
福田 善之 宮城教育大学, 教育学部, 教授 (40272520)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2021年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| 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） / 半減期 / バックグラウンド / 位相幾何学 / 背景事象 |
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| 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、放射されるチェレンコフ光を受光する光電子増倍管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二重ベータ崩壊事象やTl-208のベータ崩壊事象ではチェレンコフ光の位相幾何学的な特徴から差異が見られた。そこで、チェレンコフ光を用いてTl-208崩壊背景事象を除去するため、Co-60から放射されるベータ線とガンマ線による散乱電子が放射するチェレンコフ光と、単独の電子が放射するチェレンコフ光のそれぞれの平均角分布をそれぞれ計測し、シミュレーションと比較することによりTl-208崩壊事象を95％除去できることを検証する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、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の観測を実現するため、チェレンコフ光の位相幾何学情報である平均角を用いてTl-208のベータ・ガンマ事象の除去を実証する計画である。まず、半径2.65cmの特性丸底フラスコにZICOS実験用液体シンチレータを注入し、周囲に3/8インチ光電子増倍管(PMT)を50本配置したUNI-ZICOS検出器を製作した。この検出器にY-88からの1.836MeVのガンマ線を照射し、後方100度に散乱したガンマ線を検出することで検出器中央に1.484MeVの単色一定方向の電子を発生させ平均角を測定した結果、44度にピークが見られ、シミュレーションと一致することがわかった。ここで、PMTの光量を用いて事象の発生点を再構成する必要があるが、シミュレーションでは2mmの標準偏差で求められ、観測データも検出器中央に発生点が観測されている。次に、検出器の底部に設置した1/2インチPMTの信号を用いて、検出器外部上面からCo-60等の複数種の放射線源によるガンマ線を照射し、コンプトン散乱電子事象の平均角を測定した。その結果、全ての線源において平均角が45度にピークを有していた。更に、Co-60ベータ線源を検出器の首部分に挿入し、0.3mmのAl板を通過させることにより最大エネルギー1.48MeVの電子とガンマ線を入射させて、ベータ・ガンマ事象の平均角を測定している。シミュレーションでは、1.333MeVガンマ線のコンプトン端以上のエネルギーの事象が平均角60度にピークを持つことが予想されている。初期の解析結果では、事象数は少ないものの、平均角が50～70度に事象が集まっており、ベータ・ガンマ事象は電子とは異なる平均角を持つことが見込まれている。従って、当初計画通りの結果が得られることを期待している。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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