DCBA-Tによるニュートリノレス二重ベータ崩壊の探索

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13440081
• Research Institution: The High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 石原 信弘 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (50044780)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田村 詔生 新潟大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (00025462) ; 山田 善一 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助手 (00200759) ; 稲垣 隆雄 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (60044757) ; 江村 恒夫 東京農工大学, 工学部, 教授 (40015053) ; 喜多村 章一 東京都立保健科学大学, 保健科学部, 教授 (60106599)
• Keywords: 二重ベータ崩壊 / ニュートリノ質量 / マヨラナ・ニュートリノ / ドリフトチェンバー / 運動量測定器

Research Abstract

DCBA-TとはDrift Chamber Beta-ray Analyzer-Test apparatusの略語で、一様磁場中で螺旋運動する^<150>Ndからの2個のベータ線飛跡を検出し、運動エネルギーと角分布を得ることによって、ニュートリノレス二重ベータ崩壊(0νββ)の存在を探ることを目指している。今年度はDCBA-Tのドリフトチェンバー内に^<207>Biを装着し、そこから放出される内部転換電子の飛跡を捕らえるべく、当初計画に従って測定器の性能向上を行い、次のような実績を得た。
1,電子等の高速荷電粒子によって生じる自由電子はアノードワイヤー方向へドリフトするが、ガス中の酸素によって吸収される。酸素濃度計を使用し、必要なドリフト距離を確保するためには、酸素濃度を70ppm以下に保つことが必要であることが分かり改良して達成した。
2,ドリフトチェンバーのワイヤー方向の位置精度を上げるために宇宙線のデータを使ってプリアンプのゲイン調整を行った。
3,ベータ線のエネルギーは約1MeV程度なので多重散乱によって位置情報が損なわれる恐れがある。そのため、ヘリウムを主体とした混合ガスを使用するが、ガスの種類と混合比は電子の移動速度にも影響を及ぼす。現在の信号読み出しシステムを考慮して最適なガスの種類と混合比を得た。
4,内部転換電子の螺旋飛跡データを収集し、運動量を算出するところまで進んだ。運動量分析能力の改善を図るためのプログラム開発が継続して行われている。
5,シンチレーションカウンターを組み上げ、宇宙線を除去してデータを収集できるようにした。
6,電子・陽電子対創生は、従来方式による測定器では面倒なバックグラウンドであるが、DCBA-Tでは電荷符号の判定が容易にできるので、簡単に除去できることを確認した。
7,電子を連続放出する^<214>Biと^<203>Tlはエネルギー的に0νββ事象のバックグラウンドになりうる。モンテカルロ・シミュレーションの手法で、それらを除去する方法を見出し、その結果をDCBA-Tの現状と共に国際会議として開かれた第5回KEKトピカルコンファレンスで発表した。

Research Products

• [Publications] N.Ishihara, T.Emura, T.Inagaki, N.Tamura, S.Kitamura, Y.Yamada: "Search for neutrinoless double beta decay with DCBA"Nuclear Physics B(Proceedings Supplements). (in press).