二重ベータ・ガンマ核分光法によるニュートリノの研究

1986 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 61065005
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 江尻 宏泰 阪大, 理学部, 教授 (80013374)
• 研究分担者: 大隅 秀晃 大阪大学, 理学部, 助手 (70176882) ; 岡田 憲志 大阪大学, 理学部, 助手 (90093385) ; 柴田 徳思 東京大学, 原子核研究所, 教授 (80028224)
• キーワード: ニュートリノ質量 / 二重ベータ崩壊 / レプトン数非保存 / ベータ・ガンマ精密核分光 / 大統一理論 / 右巻弱相互作用

研究概要

本研究では超精密二重ベータ崩壊核分光法により、ニュートリノ(υ)を放出しない二重ベータ崩壊(Ouββ)とマジョロン(M)を放出する二重ベータ崩壊過程(OvΜββ)を測定し、標準理論を越える大統一理論の検証を目的とする。Oνββを検出すれば、レプトン数非保存、マジョラナニュートリノ質量、右巻弱相互作用の存在がわかり、新しい素粒子像と物理法則を打立てることになる。またニュートリノ質量の存在は宇宙の暗黒物質の正体と宇宙の安定性の鍵となる。Oνββはマジョロン場の存在とマジョラナニュートリノの証明になる。原子核は、素粒子と物理法則の基本を解明するのに極めて適した場を提供している。
この様な新しい物理の発展の要である二重ベータ崩壊は超稀現象であるために、その実験には超精密ニュートリノ分光計の開発が必要である。本計画ではこれまでの世界の水準を一桁向上させ、ニュートリノ質量で0.3eV、右巻相互作用で百万分の一の精度を目ざす。
第一段階としてゲルマニウム半導体とNaI検出器を基本とするELEGANTS【III】号による【^(76)Ge】の二重ベータ崩壊とシリコン半導体とNaI検出器を基本とするELEGANTS【IV】号による【^(100)Mo】の二重ベータ崩壊を神岡地下実験室で行った。その結果ニュートリノ質量として1.8〜5eV以下、右巻相互作用として3〜10・【10^(-6)】以下、マジョロン場結合常数として【10^(-3)】以下という上限値を得た。これらの経験と測定結果を基に本年度はELEGANTS【V】号が開発のため、1.基本設計と計算,2.検出器に用いる素材の放射能測定,ドリフトチェンバーのモデル製作と性能テスト,3.β線用プラスチック検出器の開発・テスト,4.γ線用NaI検出器の開発とテスト,5.電子回路及びデータ処理システムの整備とテスト,6.全系の設計とシールド系の製作が行われた。これらのテストの結果目標値の検出性能が得られた。

研究成果

• [文献書誌] 江尻宏泰: Journal of Physics,G.Nuclear Physics(Submitted in 1986 and to be published in 1987).
• [文献書誌] 上窪田紀彦: Nuclear Instrumental Method in Physics Research. A245. 379-392 (1986)
• [文献書誌] 江尻宏泰: Proc.Int.Symp.Nuclear Beta Decays and Neutrinos,Osaka,1986,World Scientific Publishing,edited by T.Kotani,H.Ejiri and E.Takasugi. 127-135 (1986)
• [文献書誌] 岡田憲志: Proc.Int.Symp.Nuclear Beta Decays and Neutrinos,Osaka,1986,World Scientific Publishing,edited by T.Kotani,H.Ejiri and E.Takasugi. 166-173 (1986)
• [文献書誌] 江尻宏泰: Proc.12th Int.Conf.Neutrino Physics and Astrophysics,Sendai,1986,World Scientific Publishing,1986,edited by T.Kitagaki. 101-109 (1986)
• [文献書誌] 江尻宏泰: Proc.Int.Symp.Weak and Electromagnetic Interactions in Nuclei,Heidelberg,1986,Springer-Verlag,edtied by H.Klapdor,. 681-685 (1986)
• [文献書誌] 江尻宏泰: Proc.7th Workshop on Ground Unification/ICOBAN.;86 Toyama,1986.
• [文献書誌] 江尻宏泰,岡田憲志: Butsuri,Monthly of the Physical Society of Japan(Review in Japanese).
• [文献書誌] T.Kotani;H.Ejiri;E.Takasugi: "Nuclear Beta Decays and Neutrinos(Proceedings of the International Symposium,Osaka Japan" World Scientific Publishing Co.Pte.Ltd., 542 (1986)