次世代型ミュー粒子・電子転換過程探索実験に向けたファイバー飛跡検出器の開発

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K05470
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 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: 大阪市立大学
• 研究代表者: 清矢 良浩 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (80251031)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: プラスチックシンチレーションファイバー飛跡検出器 / 大強度ビーム / 応答時間

研究成果の概要

浜松ホトニクスの半導体光センサーMPPC（Multi-Pixel-Photon-Counter）とプラスチックシンチレーティングファイバーを用いた大強度荷電粒子耐性が高い飛跡検出器の開発検討を行った．大強度荷電粒子に対する飽和からの応答回復時間が10u秒程度と遅く，その原因は大強度光に対するMPPCの応答特性であることが明らかになった．MPPCに印加する電圧をパルス駆動してみたが応答速度に改善は見られず，半導体物性の過度現象も含めた詳細な理解が必要であることが明らかになった．

自由記述の分野

高エネルギー物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

大強度ビームによる素粒子の稀少反応探索や精密測定実験は素粒子標準模型を越えた根本法則の解明に重要である．その典型的な例であるミューオン・電子転換過程探索実験では，標的への大強度ビーム照射後に生成される単一遅延電子を検出する必要があるが，一般論として，大強度荷電粒子に耐えながらその後すばやく単一電子を検出することは，検出器設計の観点からは難しい問題である．検出器に負担をかけることで低コストで高感度な検出器の開発を目指して半導体検出器を用い，その大強度ビームに対する応答を初めて測定した．半導体物性の過度現象も含めた詳細な理解が必要であることが明らかになり，今後の研究開発の方向性を示した．