超高精度での反電子ニュートリノ観測を可能にする有機液体TPCの開発

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K13560
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 中島 康博 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (80792704)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: ニュートリノ / TPC / 有機液体

研究成果の概要

反電子ニュートリノの超高精度測定のための有機液体を媒質とするTime Projection Chamber (TPC)の開発を目指し、媒質の候補の1つである2,2,4-トリメチルペンタンについて、その電離電子検出性能と発光特性を、本研究で製作した装置を用いて評価した。
電離電子検出性能については、信号をDC電流として観測することに成功した。パルス信号については有意な信号は確認できなかったが、より改善した測定のためのノイズ除去の指針や温度・圧力の制御の必要性などの知見を得ることが出来た。発光性能については、チェレンコフ発光は期待通り測定出来たが、シンチレーション発光は殆ど存在しないことが分かった。

自由記述の分野

素粒子物理学実験

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、既存の大型ニュートリノ検出器の性能を大きく上回る、有機液体を媒質として用いた新型ニュートリノ検出器の開発を目指している。完成すれば、過去の超新星爆発により生成されたニュートリノの観測による宇宙の元素合成の歴史の解明、原子炉ニュートリノの高精度観測など様々な応用が見込まれる。本研究では、その原理検証のために、候補となる有機液体の基礎特性の評価を行なった。これは、今後この原理を用いた検出器を開発する上での基礎となるものである。