GAGG結晶を用いたガンマ線と中性子を分離可能な電磁カロリメーターの開発

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K13570
• 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: 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: 塩見 公志 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, 助教 (40648036)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 電磁カロリメタ / 素粒子実験 / 測定器

研究成果の概要

J-PARC KOTO実験のSTEP2実験で使用するための中性子とγ線が識別可能な電磁カロリメーターの開発を行った。本研究では近年開発されたGAGG結晶を使用した。GAGG結晶にはMgの添加量による時定数が変わるという特徴がある。異なる時定数の結晶を接着して使用し、出力波形の違いを測定することで、入射粒子の反応点を測定し、中性子とガンマ線を分離する。本研究では直径5cm,10cm長の円柱型のMgを添加していないGAGG結晶と、Mgを1%添加したGAGG結晶を光学接続した試作機を製作し、電子ビーム、中性子ビームの照射実験を行なった。測定データの解析から、中性子と電子の分離方法を確立した。

自由記述の分野

数物系科学

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年開発されたGAGG結晶を使用し、中性子と電子を分離する新たな手法を確立し、KOTO STEP2実験に必要な中性子とγ線が識別可能な電磁カロリメーターとしての一つの例を示すことが出来た。電磁カロリメーターでのガンマ線や電子の同定において、ハドロン反応を除去を行うことは高エネルギー加速器を用いるコライダー実験全般でも重要なテーマである。そのため、本手法はKOTO実験以外の電磁カロリメーターに対しても、有益な手法と成り得る。