発光フィルムを用いた極低バックグラウンド化技術の開発

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K14727
• 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: 東北大学
• 研究代表者: 家城 斉 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 特任助教(研究) (70826940)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: シンチレーター / 波形弁別 / 散乱

研究成果の概要

KamLAND-Zen実験における不純物に由来する背景事象の低減を目指して、発光フィルムのR&Dと波形弁別手法の開発を行った。発光フィルムはバルーン状に成形して使用する計画で、成形の過程で溶接されること、洗浄等の作業で多少傷がつくことを再現したサンプルを作成し、十分なキセノンガスバリア性があることを測定によって確かめた。
シミュレーションを基に、開発した波形弁別手法によって80%を超える確率で212Bi-Poの連続する崩壊を同定できることを確かめ、発光フィルムが背景事象の低減と有効体積の拡大に有効であることを示した。

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

ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊の探索感度を改善するには低放射能化が重要である。発光フィルムを検出器として実用できれば、現状で3番目に多い背景事象である214Biを遅延同時計測によって同定可能になり、信号探索の有効体積を広げることが可能である。本研究はフィルムが高いキセノンバリア性を持つことを確認し、高確率で背景事象を除去する波形弁別手法を開発して、発光フィルムの実用化に一歩前進した。