| 研究実績の概要 |
ニュートリノ・核子崩壊物理を探る次世代の「ハイパーカミオカンデ」計画を、最良の性能と感度と共に実現するため、開発された新型光電子増倍管の本来の性能を、実際に用いる較正精度と共に明らかにする。高精度で性能を最大限に引き出すためには、検出時間を高分解能で実測する必要があり、この較正のために光を一様に照射できるデフューザーボール光源が必要となる。
パルス光の時間幅を短く保ち、等方に照射して減衰を抑える設計を目指し、試作品の性能試験を行った。酸化マグネシウムの濃度を100,000 ppmとして大きさの異なる直径1から3 cmのデフューザーボール5種類を試作し、スーパーカミオカンデで用いている設計のボールとの比較測定を行った。等方性に関しては大きく向上したが、光量は5 mm程度を通過するとで半分に減少し、大きなボールでは減衰が大きいことが分かった。また、微弱光量での検出時間のばらつきを測定し、直径1.5 cm以下のボールでパルス幅増加を0.5 ns以下へ抑制できることが分かった。また、スーパーカミオカンデで用いるボールも同等以下の時間ばらつきを得られることを確認した。
今後2027年から測定開始を予定するハイパーカミオカンデでは、1光電子光量ではスーパーカミオカンデの倍以上の時間分解能を得られる見込みであるが、スーパーカミオカンデ内で従来のディフューザーボールにより新旧の光電子増倍管を大光量で比較した際にはどちらも0.5 ns程度の時間分解能となり、差が見えていない。本研究結果は、ハイパーカミオカンデの時間較正時にはより良い時間分解能を得るための光源設計に応用できる。
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