導電性薄膜ストローで実現する真空中で動作可能な超低物質量飛跡検出器の開発

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16H02192
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 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: 西口 創 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 (10534810)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: ミューオン / 素粒子実験 / 放射線検出器 / ガス増幅型検出器

研究成果の概要

本研究では、素粒子標準理論を超える新しい物理により予言される、テラ電子ボルトより高いエネルギーでの現象を検知する検出器の開発を目指した。メガ電子ボルト領域での既知の素粒子反応における異常現象を検知することで、量子効果を介して間接的に調べる実験を計画しており、そのための軽量化飛跡検出器を開発した。低いエネルギーでの反応は、検出器の構成物質によりクーロン多重散乱されてしまい、入射粒子の位置検出精度が制限されてしまう。本研究では導電性薄膜を超音波溶着技術で成形した軽量化比例計数管を作成し、これを真空中で動作させることで実現した。これにより、ミューオンによる新物理探索実験の検出器開発が完了した。

自由記述の分野

素粒子物理学実験

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で開発した素粒子飛跡検出器は、真空中で動作可能な導電性薄膜比例計数管で、現在世界で最も軽い飛跡検出器である。低いエネルギーでの素粒子反応を精密に検知するには、粒子の飛跡が検出器の構成物質で散乱してしまう影響を抑制することが肝要であり、本研究の成果はその低物質量化の世界記録を達成したことに相当する。この飛跡検出器は、今後ミュー粒子崩壊の精密測定実験で用い、素粒子物理の新展開を目指す計画である。