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2012 年度 実績報告書

次世代二重ベータ崩壊実験用高エネルギー分解能システムの開発研究

研究課題

研究課題/領域番号 22340060
研究機関福井大学

研究代表者

小川 泉  福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20294142)

研究分担者 岸本 忠史  大阪大学, 核物理研究センター, センター長 (90134808)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワード実験核物理 / 素粒子実験 / 放射線、X線、粒子線 / 二重ベータ崩壊
研究概要

本年度は昨年度に製作したプロトタイプ装置の改良を進めるとともに、それを用いて、数種のシンチレータについての発光特性の温度依存性の研究を進めた。また、前年度CANDLES III(U.G.)に設置した鏡面型導光管(ライトパイプ)に関して、性能評価を行うとともに、長期間測定による性能の安定性の確認も行った。
プロトタイプ装置は、自動で温度制御と測定ができるように改良を進めた。またこれまで比較的時間がかかっていたデータ収集に、高速なハードウェアシステムを導入することにより、前述の温度制御と合わせて測定中の温度変化をほぼ無視できるようにした。
このプロトタイプ装置を用いて3種のシンチレータについて、発光特性の温度依存性の研究を行った。今年度から新たにガドリニウム(Gd)160の二重ベータ崩壊研究への利用可能性を探るべく、Gd2SiO5 (GSO)・Gd3Al2Ga3O12(GAGG)結晶の研究を行った。特にGSOについては、室温から-100℃付近までの冷却実験を行った結果、-50℃付近で発光量が最大(室温の1.4倍程度)となり、さらに冷却すると発光量が低下することが分かった。一方、時定数は温度低下とともに増加することがわかった。この温度変化に対する時定数の変化量が、入射粒子によって異なることから、β(γ)とα粒子の弁別可能性について調べたところ、弁別能を表すパラメータ(FOM)が室温に比べて2.5倍程度に上昇することが分かった。GAGGについては、室温付近でも十分な弁別能を示すことが分かった。
CaF2(pure)については、プロトタイプ装置での基礎的な研究を進めつつ、昨年度の結果をもとにCANDLES III(U.G.)への冷却システムの組み込みについての可能性を検討し、設計を行った。予算の裏付けが得られた段階で製作・設置を行う予定である。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (19件) (うち招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Background reduction using single- photoelectron counting for WIMP search2013

    • 著者名/発表者名
      I. Ogawa
    • 雑誌名

      Nucl. Instr. and Meth. A

      巻: 705 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1016/j.nima.2012.12.083

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study of 48Ca double beta decay by CANDLES2012

    • 著者名/発表者名
      I. Ogawa
    • 雑誌名

      J. of Phys.:Conf. Ser.

      巻: 375 ページ: 042018-1~4

    • DOI

      10.1088/1742-6596/375/1/042018

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Search for neutrino-less double beta decay with CANDLES2012

    • 著者名/発表者名
      S. Umehara
    • 雑誌名

      AIP Conf. Proc.

      巻: 1441 ページ: 448-450

    • DOI

      10.1063/1.3700581

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Significantly different pulse shapes for γ- and α-rays in Gd3Al2Ga3O12:Ce3+ scintillating crystals2012

    • 著者名/発表者名
      M Kobayashi
    • 雑誌名

      Nucl. Instr. and Meth. A

      巻: 694 ページ: 91-94

    • DOI

      10.1016/j.nima.2012.07.055

    • 査読あり
  • [学会発表] CANDLESによる二重ベータ崩壊の研究-CANDLES実験の現状-2013

    • 著者名/発表者名
      吉田 斉
    • 学会等名
      日本物理学会 第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] CANDLESによる二重ベータ崩壊の研究(70)-トリガーシステムの改良-2013

    • 著者名/発表者名
      石川 貴志
    • 学会等名
      日本物理学会 第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] CANDLESによる二重ベータ崩壊の研究(71)-波形解析-2013

    • 著者名/発表者名
      市村 晃一
    • 学会等名
      日本物理学会 第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] CANDLESによる二重ベータ崩壊の研究(72)-III(U.G.)のエネルギー較正と分解能評価-2013

    • 著者名/発表者名
      角畑 秀一
    • 学会等名
      日本物理学会 第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] CANDLESによる二重ベータ崩壊の研究(73)-連続崩壊事象を用いたエネルギーと位置較正-2013

    • 著者名/発表者名
      田中 大樹
    • 学会等名
      日本物理学会 第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] CANDLESによる二重ベータ崩壊の研究(74)-バックグラウンド除去の現状について-2013

    • 著者名/発表者名
      坂 雅幸
    • 学会等名
      日本物理学会 第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] CANDLESによる二重ベータ崩壊の研究(70)-測定状況-2013

    • 著者名/発表者名
      梅原さおり
    • 学会等名
      日本物理学会 第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] Gdを含む無機シンチレータの発光特性2013

    • 著者名/発表者名
      富田 翔悟
    • 学会等名
      日本物理学会 第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] Double beta decay and matter dominated universe2013

    • 著者名/発表者名
      Tadafumi Kishimoto
    • 学会等名
      OU-UM workshop on Basic Science
    • 発表場所
      Malaya University, Malaysia
    • 年月日
      20130214-15
  • [学会発表] Gdを含む無機シンチレータの発光特性2012

    • 著者名/発表者名
      山本 彰紘
    • 学会等名
      日本物理学会北陸支部 定例学術講演会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      20121201-20121201
  • [学会発表] DAQ-Middlewareを用いたシンチレータの発光波形のDAQシステムの開発2012

    • 著者名/発表者名
      吉澤 真敦
    • 学会等名
      日本物理学会北陸支部 定例学術講演会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      20121201-20121201
  • [学会発表] Particle-Nuclear Physics in Osaka University2012

    • 著者名/発表者名
      Tadafumi Kishimoto
    • 学会等名
      OU-RUG joint symposium on Particle-nuclear & condensed matter physics: New challenges and opportunities
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      20121126-20121128
  • [学会発表] CANDLES -- Study of 48Ca double beta decay --2012

    • 著者名/発表者名
      Tadafumi Kishimoto
    • 学会等名
      2012 Shanghai Particle Physics and Cosmology Symposium (SPCS2012)
    • 発表場所
      Shanghai Jiao Tong University (SJTU), Shanghai
    • 年月日
      20120915-20120916
    • 招待講演
  • [学会発表] CANDLESによる二重ベータ崩壊の研究(62) -CANDLES概要-2012

    • 著者名/発表者名
      吉田 斉
    • 学会等名
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      20120911-20120914
  • [学会発表] CANDLESによる二重ベータ崩壊の研究(63) -III(U.G.)のエネルギー較正と分解能評価の現状-2012

    • 著者名/発表者名
      角畑 秀一
    • 学会等名
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      20120911-20120914
  • [学会発表] CANDLESによる二重ベータ崩壊の研究(64) -ライトパイプ導入による集光率の増加-2012

    • 著者名/発表者名
      坂 雅幸
    • 学会等名
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      20120911-20120914
  • [学会発表] CANDLESによる二重ベータ崩壊の研究(66) -バックグラウンドシミュレーション-2012

    • 著者名/発表者名
      市村 晃一
    • 学会等名
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      20120911-20120914
  • [学会発表] CANDLESによる二重ベータ崩壊の研究(68) -CANDLES用DAQ middlewareの開発 II-2012

    • 著者名/発表者名
      前田 翔平
    • 学会等名
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      20120911-20120914
  • [学会発表] Gdを含む無機シンチレータの発光特性2012

    • 著者名/発表者名
      山本 彰紘
    • 学会等名
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      20120911-20120914
  • [備考] CANDLES実験

    • URL

      http://wwwkm.phys.sci.osaka-u.ac.jp/research/r01.html

  • [備考] CANDLES

    • URL

      http://www.rcnp.osaka-u.ac.jp/~candles/

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公開日: 2014-07-24  

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