| 研究課題/領域番号 |
16H06288
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| 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 |
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研究代表者 |
小林 隆 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, 教授 (70291317)
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| 研究分担者 |
外山 毅 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 教授 (30207641)
Friend Megan 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, 助教 (50649332)
木河 達也 京都大学, 理学研究科, 助教 (60823408)
南野 彰宏 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (70511674)
HARTZ MARK 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 准教授 (70721702)
横山 将志 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (90362441)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-26 – 2021-03-31
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| キーワード | ニュートリノ / CP対称性 / J-PARC / スーパーカミオカンデ / ニュートリノ振動 |
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| 研究実績の概要 |
加速器の高度化：加速器に導入する装置が完成し評価を行った。計測光学系では、デザイン通りの視野、透過効率、感度の分布を得た。装置におけるビームとの結合インピーダンスの測定し、1GHz までの周波数において3.7Ωであり5Ω以下の目標を達成した。今後の大強度化に合わせて詳細なインピーダンスの閾値が検討され、さらに低い1Ω以下の要求が必要になり、すぐにはインストールが出来なかった。インピーダンス低減対策として、SiC やフェライトなどの磁性体を用いて不要高周波の吸収を行う方法のシミュレーションを行い、0.5 Ω程度までのインピーダンス低減が可能であることが分かった。
ニュートリノビームラインの高度化：導入した非破壊型ビームプロファイルモニター(BIF)で取得したデータを元に、いくつかの改善を実施した。ビームデータを元に、光量など位置較正方法の改善のために、光学系の改良、読み出しチャンネルの増加、光センサーのゲイン増加等を実施した。平行して開発しているワイヤーを用いたプロトファイルモニターに関しては、新規に１台制作し、BIFのビーム位置測定の系統的な理解に用いることができた。
前置検出器高度化：1cm角のプラスチックシンチレータキューブを多数積層した新構造のニュートリノ検出器「SuperFGD」の設計を完了した。設計完了後に、約6万チャンネルの波長変換ファイバーの組み立て、読み出しケーブルの調達、MPPC基板の製造、LED較正装置の製造を行った。建設に向けてMPPC基板の納品後試験を開始し、読み出しエレクトロニクス品質検査システムの構築を行った。さらに、データ収集システムや検出器建設の準備を進めた。また新たに設置されたWAGASCI-BabyMIND検出器においてエレクトロニクスを改良したうえで物理解析用のビームデータを取得し、ニュートリノ微分散乱断面積の測定のための解析を行っている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
加速器の高度化では、加速器リングに入れる場所の調査と、加速器内での調整と検討に時間がかかり装置製作開始が遅れた。その後製作した装置では当初のデザイン通りの性能が確認されたが、加速器の大強度化の高精度化が再検討され、当初のデザインの1/10 程度のカップリングインピーダンスを要求されたため加速器にインストールできなかった。インピーダンス低減対策を改めて検討し、磁性体を用いた不要高周波除去の方法で実現できそうであることが分かった。リングに入れる前の磁性体を用いたベンチ試験を開始しているところである。
ニュートリノビームラインへの導入を進めいているBIFモニターの改良では、新型コロナ感染症の影響で、モニター改良に必要な物品の調達に時間を要した。
前置ニュートリノ検出器に関しては，2019年に、飛跡検出器の構造体の安全性を十分確保するためには構造体の再設計と機械的強度の再評価が必要と判明したため、検出器組み立てを遅らせる必要が生じた。予算の繰越を行い、2020年に約6万チャンネルの波長変換ファイバー組み立てと読み出し用ケーブル調達を完了した。一方2020年には、新型コロナウイルス感染症による影響で特注品の長納期化が発生した。海外の共同研究者が担当する部品の調達の遅れに伴って予算の再繰越を行い、2021年にMPPCボード実装、LED較正装置の製造、組み立て準備などの遅れていた計画を実施した。
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| 今後の研究の推進方策 |
加速器の高度化：磁性体SiC によるベンチ試験で目標とするインピーダンス低減効果を実証する。その後加速器リングに装置をインストールし、大強度ビームの測定を行う。
ニュートリノビームラインの高度化：導入したBIFに関して、引き続きビームデータを取得して、ビーム位置や幅の測定精度の改善を試みる。また、連続してビームプロファイルを測定できるように、ガス導入系の改良を進める。
前置検出器高度化：2022年度内の新型飛跡検出器のインストールに向けて、今後、国内外で製作された検出器部品をJ-PARCで統合する作業を行う。また、検出器稼働後に迅速に物理結果を得るべく、データ収集システムや解析ツールの準備を進める。
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