DCBA-Tによるニュートリノレス二重ベータ崩壊の探索

2002 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, 助教授 (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(Drift Chamber Beta-ray Analyzer-Test apparatusの略称)はニュートリノの絶対質量を求めるために原子核(今の場合は^<150>Nd)の二重ベータ崩壊を研究する測定器の試作機である。ニュートリノが質量を持つことはニュートリノ振動実験結果から間違いないといって良さそうである。残された謎は、質量の絶対値と、ニュートリノはディラック粒子なのかマヨラナ粒子なのかということである。この問題を同時に解く実験として、ニュートリノレス二重ベータ崩壊(Oνββ)の探索がある。Oνββが見つかればニュートリノはマヨラナ粒子であると確認できるし、その半減期が測定できれば質量の絶対値とも言える有効質量を算出することが可能である。これまでに唯一Oνββを見つけたと報告した測定器は熱量計型のもので、放出される2個のβ線の全運動エネルギーのみを測定するものである。一般に熱量計はγ線にもβ線にも感度があり、γ線に起因するバックグラウンドの中で本物のOνββを見分けるのは極めて困難である。上記報告も解析方法に大きな疑問があり、大方の研究者の納得は得られていない。DCBAはその名の通りドリフトチェンバーを使った荷電粒子の飛跡検出器である。一様磁場の中でこれを稼働させれば^<150>Ndから放出される2個のβ線が螺旋運動をするので、その飛跡を3次元的に捕らえ、再構成して個々のβ線の運動エネルギーと放出角度を求めるものである。原理的にγ線には不感であるので熱量計に比べてバックグラウンドが格段に小さいのが特長である。このようなタイプの測定器は世界で最初なので、試作機を作って運動エネルギー分解能及び放出位置や放出角度の分解能を求めている。今年度は^<207>Biの内部転換電子(運動エネルギー=0.5MeV,1.0MeV,1.7MeVの3種)の飛跡を捕らえることが出来たので、これを解析するためのプログラム開発を行ってきた。現時点では予備的な結果としてX方向0.8mm,Y方向0.04mm,Z方向20mmの位置分解能と1MeVにおけるエネルギー分解能として220keVを得ているが、まだまだ改良の余地がある。今後はこれら分解能の改善を図る。

Research Products

• [Publications] Y.Kato, T.Emura, T.Inagaki, N.Ishihara, S.Kitamura et al.: "A 100MHz FADC system based on CompactPCI for DCBA"Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 498. 430-442 (2003)
• [Publications] N.Ishihara, R.Ito, Y.Kunimi, T.Emura, Y.Kato, T.Nishi et al.: "Search for neutrinoless double beta decay with DCBA"Nuclear Physics B(Proceedings Supplements). 111. 309-311 (2002)