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2023 年度 実績報告書

48Caを用いたニュートリノマヨラナ性の研究と次世代高感度化技術開発

計画研究

研究領域地下から解き明かす宇宙の歴史と物質の進化
研究課題/領域番号 19H05804
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)

研究分担者 仁木 秀明  大阪大学, 核物理研究センター, 協同研究員 (00135758)
小川 泉  福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (20294142)
時田 茂樹  京都大学, 化学研究所, 教授 (20456825)
宮永 憲明  公益財団法人レーザー技術総合研究所, 研究部, 特別研究員1 (80135756)
黒澤 俊介  東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 特任准教授 (80613637)
研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2024-03-31
キーワード二重ベータ崩壊 / 低バックグラウンド / 稀崩壊 / 同位体濃縮 / 蛍光熱量検出器
研究実績の概要

本研究では、ニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊測定および次世代二重ベータ崩壊測定技術開発のために、次の3つの研究、1)高純度CaF2 結晶を用いた低バックグラウンド装置による二重ベータ崩壊測定、2)紫外発光のCaF2 蛍光熱量検出器開発、3)48Ca濃縮技術開発、を行う。本年度は下記を行った。
1)二重ベータ崩壊測定および高純度CaF2結晶開発:神岡地下実験室で取得した二重ベータ崩壊測定データの解析手法を改良した。バックグラウンド低減のための解析(機械学習)を改良し、バックグラウンド除去率の改善を行った。高純度CaF2結晶開発手法として、偏析効果を利用した高純度結晶化を調査し、ウラン不純物に関して偏析効果が表れていることを確認できた。
2)蛍光熱量検出器:円筒形のCaF2検出器の両端から熱信号を取得し、熱信号波高の位置依存性を複数センサーによる信号読み出しで解消するためのCaF2蛍光熱量計検出器デザインを行い、検出器を実現するための希釈冷凍機内部の改造を完了できた。
3)48Ca濃縮:本年度はハニカムパイプ/マイクロキャピラリや超音速ノズル(ラバルノズル)を用いた出射口を製作し、開発研究を行った。それぞれの出射口について系統的に試験を行った結果、コリメート効果を得やすいのはハニカムパイプであることが分かった。これらの結果を理解すべくシミュレーションにも取り組み、パラメータ調整によって実験結果を比較的再現できることが分かった。これらにより、レーザー照射方法についての知見を得た。24個のスレーブレーザーの総出力として2W以上の光出力を得た。また、スレーブレーザー発振波長のフィードバック制御について、半導体レーザー素子に内蔵されたフォトダイオードの信号を利用した新手法を開発した。これにより、フィードバック制御システムの大幅な簡略化が可能であることが実証された。

現在までの達成度 (段落)

令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (46件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (41件) (うち国際学会 21件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Laser isotope separation to study for the neutrino-less double beta decay of 48Ca2023

    • 著者名/発表者名
      I Ogawa1, T Hiraiwa2, J Nakajima2, R Yuhaku2, M Tozawa3, H Niki4, S Tokita5, N Miyanaga6, M Uemukai7, A Rittirong4, S Umehara4, K Matsuoka4 and S Yoshida8
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 2586 ページ: 12136

    • DOI

      10.1088/1742-6596/2586/1/012136

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Status of the search for 48Ca double beta decay with CANDLES2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Minami et al.
    • 雑誌名

      Proceedings of Science

      巻: 414 ページ: -

    • DOI

      10.22323/1.414.1142

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Purification of CaF2 crystal for double beta decay experiments2023

    • 著者名/発表者名
      K. Fushimi; K. Imagawa; Y. Kishida; S. Kurosawa; R. Orito; A. Sakaue; Y. Takihira; S. Umehara; A. Yamaji; Y. Yamamoto; K. Yasuda; T. Yoshida
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings

      巻: 2908 ページ: 60001

    • DOI

      10.1063/5.0161258

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The Status of 48 Ca Production by Laser Isotope Separation for the Study of Neutrinoless Double Beta Decay2023

    • 著者名/発表者名
      Rittirong Anawat、Umehara" "Saori、Matsuoka" "Kenji、Minami" "Yuto、Yoshida" "Sei、Ogawa" "Izumi、Hiraiwa" "Tasuku、Nakajima" "Junya、Yuhaku" "Ren、Tozawa" "Masashi、Tokita" "Shigeki、 Niki" "Hideaki、Okuda" "Hironori、Uemukai" "Masahiro、Miyanaka" "Noriaki
    • 雑誌名

      Proceedings of Science

      巻: 444 ページ: -

    • DOI

      10.22323/1.444.1174

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] CANDLES実験における0νββ観測のための212Biバックグラウンドの低減2024

    • 著者名/発表者名
      白井竜太
    • 学会等名
      日本物理学会2024年春季大会
  • [学会発表] Current status of the laser isotope separation (LIS) of 48Ca for neutrinoless double beta decay2024

    • 著者名/発表者名
      Anawat Rittirong
    • 学会等名
      日本物理学会2024年春季大会
  • [学会発表] 半導体量子デバイスの放射線に対する応答の研究2024

    • 著者名/発表者名
      高草元
    • 学会等名
      日本物理学会2024年春季大会
  • [学会発表] 長寿命核180mTaの半減期測定のためのHPGe検出器のγ線検出効率の評価2024

    • 著者名/発表者名
      佐久間幹人
    • 学会等名
      日本物理学会2024年春季大会
  • [学会発表] CaF2蛍光熱量検出器の開発2024

    • 著者名/発表者名
      野田健太
    • 学会等名
      日本物理学会2024年春季大会
  • [学会発表] HPGeを用いた180mTaの半減期測定2024

    • 著者名/発表者名
      野田健太
    • 学会等名
      第4回新学術「地下宇宙」若手研究会
  • [学会発表] 半導体量子デバイスの放射線に対する応答の研究2024

    • 著者名/発表者名
      高草元
    • 学会等名
      第4回新学術「地下宇宙」若手研究会
  • [学会発表] 長寿命核180mTaの半減期測定のためのHPGe検出器のγ線検出効率の評価2024

    • 著者名/発表者名
      佐久間幹人
    • 学会等名
      第4回新学術「地下宇宙」若手研究会
  • [学会発表] CANDLES実験における0νββ観測のための212Biバックグラウンドの低減2024

    • 著者名/発表者名
      白井竜太
    • 学会等名
      第4回新学術「地下宇宙」若手研究会
  • [学会発表] Development of Laser Isotope Separation (LIS) System for 48Ca Toward the Study of Neutrinoless Double Beta Decay of CANDLES2024

    • 著者名/発表者名
      Anawat Rittirong
    • 学会等名
      第4回新学術「地下宇宙」若手研究会
  • [学会発表] 極低BGHPGe検出器による180mTa崩壊の半減期測定2024

    • 著者名/発表者名
      野田健太
    • 学会等名
      第9回極低放射能技術研究会
  • [学会発表] HPGe検出器による180mTa崩壊半減期測定のためのγ線検出効率の場所依存性の評価2024

    • 著者名/発表者名
      佐久間幹人
    • 学会等名
      第9回極低放射能技術研究会
  • [学会発表] 二重ベータ崩壊核のレーザー同位体濃縮2024

    • 著者名/発表者名
      小川泉
    • 学会等名
      第3回研究用原子炉を用いた原子核素粒子物理学(FPUR-III)
  • [学会発表] InGaN周期スロットレーザーのCW波長可変単一モード動作実証2024

    • 著者名/発表者名
      楠井 大晴
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第44回年次大会
  • [学会発表] 48Caのレーザー同位体分離に向けた原子ビーム系の開発2024

    • 著者名/発表者名
      祐伯蓮
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第44回年次大会
  • [学会発表] Status and future prospects of CANDLES2024

    • 著者名/発表者名
      S. Umehara
    • 学会等名
      Unraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] InGaN tapered semiconductor optical amplifier for laser isotope separation2024

    • 著者名/発表者名
      M. Uemukai
    • 学会等名
      Unraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The study of the response of semiconductor quantum devices to radiation2024

    • 著者名/発表者名
      高草元
    • 学会等名
      Unraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics
    • 国際学会
  • [学会発表] Gamma-rays detection efficiency evaluation of low background HPGe detector installed in the Kamioka underground laboratory2024

    • 著者名/発表者名
      佐久間幹人
    • 学会等名
      Unraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics
    • 国際学会
  • [学会発表] 212Bi-212Po background rejection in CANDLES experiment2024

    • 著者名/発表者名
      白井竜太
    • 学会等名
      Unraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Laser Isotope Separation (LIS) System for 48Ca Toward the Study of Neutrinoless Double Beta Decay of CANDLES2024

    • 著者名/発表者名
      Anawat Rittirong
    • 学会等名
      Unraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics
    • 国際学会
  • [学会発表] CANDLES 実験における背景事象除去を目的とした人工波形作成2023

    • 著者名/発表者名
      丹羽雄大
    • 学会等名
      2023年度日本物理学会北陸支部定例学術講演会
  • [学会発表] Geant4 をベースにしたレーザー同位体濃縮のシミュレーションコード開発2023

    • 著者名/発表者名
      中島諄也
    • 学会等名
      2023年度日本物理学会北陸支部定例学術講演会
  • [学会発表] 48Ca のレーザー同位体分離のための原子ビーム系の開発2023

    • 著者名/発表者名
      祐伯蓮
    • 学会等名
      2023年度日本物理学会北陸支部定例学術講演会
  • [学会発表] 48Caの大量生産のためのレーザー同位体濃縮の研究2023

    • 著者名/発表者名
      中島諄也
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
  • [学会発表] Status of 48Ca production by Laser Isotope Separation (LIS) toward the study of neutrinoless double beta decay2023

    • 著者名/発表者名
      Anawat Rittirong
    • 学会等名
      AESJ 2023 Fall meeting
  • [学会発表] Evaluation for gamma-ray detection efficiency with an activated Tantalum for the half-life measurement of 180mTa decay2023

    • 著者名/発表者名
      安田圭吾
    • 学会等名
      Double beta decay and underground science
    • 国際学会
  • [学会発表] Production of Activated 182Ta for the Half-life Measurement of180mTa Decay2023

    • 著者名/発表者名
      野田健太
    • 学会等名
      Double beta decay and underground science
    • 国際学会
  • [学会発表] Half-life measurement of 180mTa with ultra-low background HPGe detector at Kamioka Underground Laboratory2023

    • 著者名/発表者名
      高草元
    • 学会等名
      Double beta decay and underground science
    • 国際学会
  • [学会発表] Gamma-rays detection efficiency evaluation of low background HPGe detector installed in the Kamioka underground laboratory2023

    • 著者名/発表者名
      佐久間幹人
    • 学会等名
      Double beta decay and underground science
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of background reduction efficiency by waveform analysis with CNN in CANDLES experiment2023

    • 著者名/発表者名
      白井竜太
    • 学会等名
      Double beta decay and underground science
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Laser Isotope Separation (LIS) for 48Ca toward the Study of Neutrinoless Double Beta Decay by CANDLES2023

    • 著者名/発表者名
      Anawat Rittirong
    • 学会等名
      Double beta decay and underground science
    • 国際学会
  • [学会発表] Current status and future prospects of the CANDLES experiment2023

    • 著者名/発表者名
      S. Umehara
    • 学会等名
      6th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan/Double beta decay and underground science
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Evaluation for gamma-ray detection efficiency with an activated Tantalum for the half-life measurement of 180mTa decay2023

    • 著者名/発表者名
      安田圭吾
    • 学会等名
      6th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan
    • 国際学会
  • [学会発表] Production of Activated 182Ta for the Half-life Measurement of 180mTa Decay2023

    • 著者名/発表者名
      野田健太
    • 学会等名
      6th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan
    • 国際学会
  • [学会発表] Half-life measurement of 180mTa decay with ulta-low background HPGe detector at Kamioka Underground Laboratory2023

    • 著者名/発表者名
      高草元
    • 学会等名
      6th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan
    • 国際学会
  • [学会発表] Gamma-rays detection efficiency evaluation of low background HPGe detector for the half-life measurement of 180mTa2023

    • 著者名/発表者名
      佐久間幹人
    • 学会等名
      6th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan
    • 国際学会
  • [学会発表] Reduction of 212Bi background in CANDLES experiment2023

    • 著者名/発表者名
      白井竜太
    • 学会等名
      6th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Laser Isotope Separation (LIS) for 48Ca toward the Study of Neutrinoless Double Beta Decay by CANDLES2023

    • 著者名/発表者名
      Anawat Rittirong
    • 学会等名
      6th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan
    • 国際学会
  • [学会発表] The Status of 48Ca Production by Laser Isotope Separation for the Study of Neutrinoless Double Beta Decay2023

    • 著者名/発表者名
      Anawat Rittirong
    • 学会等名
      38th International Cosmic Ray Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of 48Ca Production System by Laser Isotope Separation (LIS) toward the study of neutrinoless double beta decay of CANDLES2023

    • 著者名/発表者名
      Anawat Rittirong
    • 学会等名
      16th Workshop on Separation Phenomena in Liquids and Gases
    • 国際学会
  • [備考] CANDLES

    • URL

      https://www.rcnp.osaka-u.ac.jp/candles/

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公開日: 2024-12-25  

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