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2017 年度 実績報告書

液体アルゴン3次元飛跡イメージング検出器の開発研究

計画研究

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 25105008
研究機関大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

研究代表者

丸山 和純  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (80375401)

研究分担者 坂下 健  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究機関講師 (50435616)
研究期間 (年度) 2013-06-28 – 2018-03-31
キーワードニュートリノ
研究実績の概要

電荷読出し電子回路100トン級検出器実証試験では、検出器が入った低温容器を運転中でも、読出し装置が交換可能なスキームを検証した。結果、開発した電子回路の交換は可能であった。また、日仏等で協力し、電子回路を大型検出器に取り付けた際の雑音量や宇宙線信号を測定し、予想通りの高い信号-雑音比を得た。
増幅回路ではこれまで開発したASICを発展させ、数fCからpCまでの広いダイナミックレンジを持つASICを開発し、基礎性能を評価した。性能評価から設計通りのダイナミックレンジや信号-雑音比を確認した。このASICは、他の信号が遅いTPCに応用が可能であるため、暗黒物質探索実験グループとの協力体制の基、開発を進めた。
大型化のため開発を進めた純化装置や高電圧生成装置についてはCERN100トン級検出器・KEK小型検出器両方で性能検証を進めた。高電圧生成は更に検証が必要だが、LArの純度や形成された電場の理解等、これまで開発した要素技術が必要性能を満たすことを確認した。
ビーム荷電粒子応答試験LArIATでは、TPC読出ワイヤ間隔4㎜データ確認後、5㎜間隔、続けて3㎜間隔の物理ランを行った。このデータは、液体アルゴンTPC検出器の読出数が、実際に見える物理にどう影響するか考察する際重要な役割を果たす(読出数は電子回路予算と比例する。3㎜と5㎜間隔での読出し数は同じ読出面積をカバーする際約70%違い、よって、5㎜で3㎜間隔と同じ物理を抽出できれば、大幅なコスト削減となる)。現在、データ解析中である。
2015~2016年取得データ解析も順調に進んでいる。負電荷π中間子のアルゴン原子との相互作用全断面積解析(2016年に比較し、10倍以上の統計を使った解析)について講演を通じて公表し、また、他のK中間子、陽子、電子の応答も解析が進んでいる。この結果の講演・論文を通じた公表を更に進める予定である。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] 欧州原子核研究機構/チューリッヒ工科大学/ジェネバ大学(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      欧州原子核研究機構/チューリッヒ工科大学/ジェネバ大学
  • [国際共同研究] リヨン大学/LAPP/CEA Saclay(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      リヨン大学/LAPP/CEA Saclay
    • 他の機関数
      3
  • [国際共同研究] AFAE/CIEMAT/IFAE バルセロナ(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      AFAE/CIEMAT/IFAE バルセロナ
  • [国際共同研究] フェルミ国立研究所/シカゴ大学/エール大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      フェルミ国立研究所/シカゴ大学/エール大学
    • 他の機関数
      9
  • [国際共同研究] マンチェスター大学/インペリアルカレッジロンドン(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      マンチェスター大学/インペリアルカレッジロンドン
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      7
  • [学会発表] Liquid argon TPC for neutrino experiment2018

    • 著者名/発表者名
      坂下健
    • 学会等名
      Asian Forum for Accelerators and Detectors 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 液体アルゴン飛跡検出器荷電粒子ビーム応答テスト実験(LArIAT実験) Run-3までの現状2017

    • 著者名/発表者名
      丸山和純
    • 学会等名
      日本物理学会
  • [学会発表] 液体アルゴンTPCの大面積読み出しに向けた読み出しエレクトロニクスの開発2017

    • 著者名/発表者名
      坂下健
    • 学会等名
      日本物理学会

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公開日: 2018-12-17  

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