2020 年度研究成果報告書

ニュートリノ原子核反応の理解にむけた大型液体アルゴンTPC測定器の開発研究

研究課題

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研究課題/領域番号	18K03684
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
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	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, 准教授 (50435616)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	ニュートリノ / 液体アルゴンTPC
研究成果の概要	ニュートリノ原子核反応の理解にむけて液体アルゴンタイムプロジェクションチェンバーの開発研究を進めた。本研究では、高い信号-雑音比で信号読み出し可能な気液2相型測定器の開発を行った。ガス電子増幅器(GEM)を用いて約9倍の増幅率で電離電子の読み出しに成功した。一方で読み出し面を大きくしたときに放電が生じることも分かり、今後、高抵抗物質を電極に用いたGEMの開発などが必要である。信号増幅読み出しと並行して、雑音を低く抑えて大きな信号量まで飽和することなく読み出すことができるエレクトロニクスの開発も進めた。ダイナミックレンジや内部ノイズ量など検出器からの要求を満たすことを確認した。
自由記述の分野	素粒子実験
研究成果の学術的意義や社会的意義	ニュートリノ原子核反応の理解は、ニュートリノ振動の全容解明にむけて事前に解決すべきステップである。液体アルゴンTPCは、反応から放出される荷電粒子の飛跡を3次元で詳細に捉え高い粒子識別やエネルギー測定能力によりニュートリノ原子核反応を詳細に調べることができるが、実際の実験に必要な大型化に課題がある。本研究成果を基に、液体アルゴンTPCの大型化にむけた課題の１つ、高い信号-雑音比での信号読み出しが可能になった。また、本研究で開発する検出器技術開発は、他の素粒子原子核の測定器や、医療用イメージングデバイスへの応用も可能である。