CANDLES実験における中性子線源を用いた検出器較正およびバックグラウンド調査

• 研究領域: ニュートリノフロンティアの融合と進化
• 研究課題/領域番号: 26105513
• 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: 飯田 崇史 大阪大学, 核物理研究センター, 特任助教 (40722905)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2015年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2014年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 素粒子実験 / ニュートリノ / 二重ベータ崩壊 / ２重ベータ崩壊

研究実績の概要

本研究の目的は二重ベータ崩壊探索実験であるCANDLES実験において、中性子線源を用いてバックグラウンドの調査を行うことである。実際に線源用いてCANDLES実験で長い間不明であったQ値領域の主要BGを明らかにし、その結果をもとに遮蔽体のデザインと構築を行った。
検出器に対して中性子線源を照射することにより、中性子がSUSや岩盤内のFe, Ni等に吸われて発生する高エネルギーガンマ線が主なBGであることを突き止め、そのエネルギースペクトルを得ることに成功した。シミュレーションと比較することにより、SUSと岩盤のBG比を3:7と見積もり、CANDLES実験用シールドのデザインに貢献した。研究代表者を中心に鉛によるガンマ線遮蔽体、ホウ素入りゴムシートによる中性子遮蔽体の構築が行われ、年度内に完成した。それによりBGレベルは２桁低減が見込まれ、大型実験ではかつてない超低BG環境が実現する。
また中性子捕獲ガンマ線を人工的に作り出すために、Siを含んだポリエチレンブロックを制作し、その中心に中性子線源を配置する較正装置を開発した。これにより、これまで1.8MeVの一点のみで較正していたエネルギースケールを、Q値（4.27MeV）に近い3.5/5.0MeVの２点で較正できるようになり、Q値でのエネルギー不定性を半分以下に抑えることに成功した。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] The CANDLES experiment for the study of Ca-48 double beta decay (2016)
  • 著者名/発表者名: Takashi Iida et al.
  • 雑誌名: Nuclear and Particle Physics Proceedings 巻: 未定 ページ: 2633-2635
  • DOI: 10.1016/j.nuclphysbps.2015.10.013
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Search for Neutrino-less Double Beta Decay of 48Ca (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Umehara他
  • 雑誌名: Physics Procedia,61(2015) 283-288. 巻: 61 ページ: 238-288
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2014.12.046
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Low background techniques in CANDLES (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Nakajima, T. Iida, T.Kishimoto, K. Matsuoka, M. Nomachi, S. Umehara, W. M. Chan, H. Kakubata, X. Li, T. Maeda, T. Ohata, B. Temuge, K. Tetsuno, V.T.T. Trang, T. Uehara, S. Yoshida, K. Morishita, I. Ogawa, K. Sakamoto, Y. Tamagawa, M. Yoshizawa, K. Fushimi, R. Hazama, N. Nakatani, and K. Suzuki
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 1672 ページ: 110004-110004
  • DOI: 10.1063/1.4928006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The CANDLES Trigger System for the Study of Double Beta Decay of 48Ca (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Maeda et al.
  • 雑誌名: IEEE Trans. Nucl. Sci. 巻: 62 号: 3 ページ: 1128-1134
  • DOI: 10.1109/tns.2015.2423275
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] CANDLES による二重ベータ崩壊の研究 (106) - CANDLES 検出器の現状 - (2016)
  • 著者名/発表者名: 飯田崇史
  • 学会等名: 日本物理学会 第 71 回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学, 仙台市
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] CANDLES 実験における検出器較正およびバックグラウンド調査 (2015)
  • 著者名/発表者名: 飯田崇史
  • 学会等名: 「ニュートリノフロンティア」研究会
  • 発表場所: ニューウェルシティー湯河原, 静岡県熱海市
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] Status and future prospect of 48Ca double beta decay search in CANDLES (2015)
  • 著者名/発表者名: Takashi Iida
  • 学会等名: XIV International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics
  • 発表場所: Torino, Italy
  • 年月日: 2015-09-07
  • 国際学会
• [学会発表] CANDLES による二重ベータ崩壊の研究 (96) 実験の現状報告 (2015)
  • 著者名/発表者名: 飯田崇史 for the CANDLES collaboration
  • 学会等名: 日本物理学会 第 70 回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学 東京都
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] CANDLES による二重ベータ崩壊の研究 (100) (n, γ) 事象低減のため の遮蔽システムの導入 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中島恭平 for the CANDLES collaboration
  • 学会等名: 日本物理学会 第 70 回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学 東京都
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] The CANDLES experiment for the study of Ca-48 double beta decay (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Iida
  • 学会等名: 37th International Conference on High Energy Physics (ICHEP2014)
  • 発表場所: Valencia Conference Centre, Valencia, Spain
  • 年月日: 2014-07-02 – 2014-07-09
• [学会発表] Status of the CANDLES project (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Iida
  • 学会等名: XXVI International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics (NEUTRINO2014)
  • 発表場所: Boston University, Boston, USA
  • 年月日: 2014-06-02 – 2014-06-07
• [備考] CANDLESホームページ
  • URL: http://www.rcnp.osaka-u.ac.jp/~umehara/Public/index.html
• [備考] CANDLESホームページ（論文・発表）
  • URL: http://www.rcnp.osaka-u.ac.jp/~umehara/Public/index.html?InputContents=Publication