2016 Fiscal Year Annual Research Report
48Caを用いたニュートリノのマヨナラ性の研究と超高分解能技術の開発
| Project Area | Revealing the history of the universe with underground particle and nuclear research |
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| Project/Area Number |
26104003
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
岸本 忠史 大阪大学, 核物理研究センター, 教授 (90134808)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | 二重ベータ崩壊 / ニュートリノ / カルシウム / 原子核実験 / 素粒子実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在の物質優勢の宇宙を説明するにはCP対称性の破れに加えて粒子数の保存則の破れが必要である。現時点で最有力と考えられている説明は、レプトンにおける粒子数の保存則の破れが物質だけの宇宙を作ったというレプトジェネシスシナリオである。本研究は、レプトン数保存則の破れに対応するニュートリノのマヨラナ性を検証するものである。そのために、二重ベータ崩壊の研究を推進する。
本研究では、二重ベータ崩壊核48Caによるニュートリノを放出しない二重ベータ（０νββ）崩壊の研究を推進する。そのために48Ca同位体濃縮の実用化と、高分解能蛍光熱量検出器の開発を実現する。またCANDLES装置を用いて、高感度化に向けたバックグランド調査を進める。結果として数meV領域でのマヨラナ性検証を視野に入れた、世界をリードする０νββ崩壊観測実験へと成長することを目指す。
そのために本年度は48Ca濃縮：新濃縮法の大型化に向けての開発研究・化学的方法の纏め、蛍光熱量検出器開発：熱量計の構築と熱量検出技術開発、二重ベータ崩壊測定：導入した遮蔽システムの性能評価・観測、を進めた。それぞれについて述べる。
48Caの濃縮:自然存在比が0.19%と非常に低い48Caを2%以上に上げるための、中濃度濃縮手法の確立を進めた。電気泳動法を基本とした新しい手法(MCCCE法)の大型化のための開発研究を進めた。並行してクラウンエーテルを用いる化学的な濃縮法の研究も進めた。蛍光熱量検出器開発：希釈冷凍機システムの構築をほぼ終え、低温で動作する熱量計を構築した。二重ベータ崩壊測定：建設した遮蔽システムの性能を中性子線源による観測で検証した。予定通りの性能が達成され、バックグランドがほぼ2桁低減されたことが確認できた。組み込んだDAQシステムによるデータを用いて208Tlバックグランドをより低減するための解析を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の3つの研究項目について、それぞれ概ね順調に進展している。
・48Caの濃縮に関しては、電気泳動法を基礎にした新しい濃縮法（MCCCE法）の原理検証結果をまとめた。本方法の大型化の研究を開始した。
・蛍光熱量検出器に関しては希釈冷凍機の建設が着実に進展し、熱量計の構築を行い、手極低温での動作も確認できた。
・CANDLES装置を用いた二重ベータ崩壊の研究は、構築した遮蔽が予定通りの性能を達成し、環境放射線のバックグランドをほぼ2桁下げることが出来たことを確認し、長期測定に入れた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の3つの研究項目について、それぞれについて述べる。
・48Caの濃縮に関しては、電気泳動法を基礎にするMCCCE法をもとに大型化の開発研究をすすめる。ICP質量分析器で多くのサンプルで同位体比を測定し、パラメーターと装置の構造を決定していく。クラウンエーテルを用いた既存の化学的な方法も並行して進める。
・蛍光熱量検出器に関しては、熱量検出に光検出器信号を組み合わせて、蛍光熱量の同時読み出しによる粒子識別技術の開発に取り組む。
・二重ベータ崩壊測定は、長期間の観測を進める。外部放射線のバックグランドが十分少なくなったので、残された208Tl起源のバックグランドの低減に解析と結晶の低バックグランド化で取り組む。
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[Presentation] CANDLES2016
Author(s)
Sei Yoshida
Organizer
Revealing the history of the universe with underground particle and nuclear research
Place of Presentation
Koshiba Hall, University of Tokyo
Year and Date
2016-05-11 – 2016-05-13
Int'l Joint Research
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