| 研究課題/領域番号 |
18K13560
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
中島 康博 東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (80792704)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 有機液体TPC / ニュートリノ / 反ニュートリノ |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、超高精度での反ニュートリノ測定を可能にする有機液体TPCの開発を目指し、その原理検証試験を行うことを計画している。実現すれば、数MeVから数10MeVの反電子ニュートリノ反応に対し、高い位置分解能による高効率の背景事象除去や、イオン化電子の測定による1%レベルの高いエネルギー分解能での測定が可能になると期待される。これにより、将来において、従来の測定器の性能を超える精度での原子炉ニュートリノや超新星背景ニュートリノの観測を提案することを目指している。
このような測定器に用いる有機液体には（１）媒質内を電子がドリフトしやすいこと、（２）ドリフトした電子の液相から気相への抽出が可能であること、（３）シンチレーション発光すること、が求められるが、ここれらを全て満たす液体は現在のところ知られていない。そこで本研究では、候補となる有機液体に対し、上記の有機液体TPCを実現するために必要な基礎特性の評価を行い、検出器原理の検証を行う。
初年度である2018年度は、この基礎特性の測定測定のための、イオンチェンバーの設計および製作を行った。2018年度末までに、直径4cmの並行平板電極を備えたチェンバー、およびその電荷読み出しのための回路が完成した。これを用い、最初の候補である2,2,4-トリメチルペンタンを用いた測定を開始した。
これまでの試験の現状について、「日本物理学会第74回年次大会」および「アクティブTPC開発座談会」において口頭発表による報告を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
実験のためのイオンチェンバーの設計・製作においては、既製品を可能な限り使用することによりコストの削減およびチェンバー容器の製作期間短縮を実現したが、一方で容器サイズの制約が生じ、内部の電極等の構造物の設計・サイズ調整に時間を要した。最終的には、ほぼ計画通りに2018年度内にイオンチェンバーが完成し、実験を開始することが出来た。
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| 今後の研究の推進方策 |
まず、2,2,4-トリメチルペンタン等、電子のドリフト性能が先行研究により知られている液体を用い、製作したイオンチェンバーの電荷測定性能を中心に、測定器応答の理解を進める。発光や電子の抽出性能についても評価を進める。
その後、イオンチェンバー内の液体を入れ替え、様々な有機液体に対し同様の評価を行うことで、有機液体TPCとして用いるのに適した液体の調査・開発を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初2018年度内に購入予定だった光電子増倍管を、納期の関係により2019年度に購入することにしたのでその予算（約20万円）が次年度使用額に含まれている。
また、測定器の容器に製作に可能な限り既製品を活用することによりコストを削減したため、2018年度の使用額は少なかったが、一方でより高精度の実験のためには、配管や電極の改善が必要な状況である。
2019年度は、次年度使用額および2019年度分の助成金を用い、光電子増倍管の購入、測定器の改良を行い、本研究を進める。
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