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大型液体シンチレータ検出器によるニュートリノのマヨラナ性の検証

利用大型液体闪烁体探测器验证中微子的马约拉纳性质

基本信息

批准号：
19J20340
负责人：
亀井雄斗
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

近年の研究成果からニュートリノの性質が解明されつつあるが、その質量の絶対値やマヨラナ性の有無といった性質は未解明のままである。ニュートリノのマヨラナ性に関しては、未発見な稀少事象であるニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊(0nbb)の探索が現実的な唯一の手法となっている。本研究では、大型液体シンチレータ検出器 KamLANDを用いて、キセノン136の0nbb事象を探索するKamLAND-Zen 800 実験を進める。神岡地下の極低放射能環境下で行う本実験であるが、いまだに発見されない稀少事象の観測を実現するためには、さらなるバックグラウンドの理解・低減が重要となる。当該年度では、実験装置の低放射能化では原理的に除くことができない宇宙線ミューオン由来のバックグラウンドに注目し、そのバックグラウンド事象を解析により除去する手法の開発を進めた。宇宙線ミューオンは0.3 Hz程度でKamLAND内に入射し、液体シンチレータの主成分である炭素原子やキセノン原子の原子核を破砕して不安定核を生成することが分かっている。まず、炭素原子との核破砕反応により生成される半減期が最大 30秒程度と比較的短い不安定核種によるバックグラウンド事象の除去開発を行った。ミューオン、中性子捕獲事象と不安定核種の崩壊事象の 3点同時遅延計測と中性子捕獲事象が観測されなかった事象に対して核破砕に伴うシャワリング現象を利用した尤度関数による最尤法とを組み合わせて、99.3%の除去効率を達成した。一方、キセノン原子核との核破砕反応により生成される不安定核種は数日スケールの長寿命で、数百核種に及ぶ種類がある。キセノン原子核破砕では中性子数が多く放出されるということに着目し、中性子数や空間相関をパラメータとした最尤法にて40.1%の除去効率を確認した。KamLAND-Zen 800 実験は世界最高感度で遂行中である。

In recent years, the research results of the quality of the product have been clarified. The only way to explore the real world is to find out the rare events that have not been seen. This study is aimed at exploring the application of KamLAND, a large liquid detector, and KamLAND-Zen 800. Kamioka underground very low radioactivity environment, this is the basic reason why the detection of rare events is carried out, but also because it is important to understand and reduce. During the year, the development of methods for the analysis and removal of cosmic ray sources and phenomena was advanced. Cosmic rays are incident on KamLAND at 0.3 Hz, and the main components of the liquid are carbon atoms, atomic nuclei, and unstable nuclei. The half-life of carbon atoms and nuclear particles is about 30 seconds, and the removal of nuclear particles is relatively short. 3-point simultaneous delay measurement of neutral ion capture events and detection of unstable nuclides The number of unstable nuclides produced by nuclear fission reactions in a single nuclear reactor is several days, hundreds of nuclides, and a few species. The number of atoms in the nucleus is determined by the number of atoms in the nucleus and the number of atoms in the nucleus. KamLAND-Zen 800 is the world's highest sensitivity.

项目成果

期刊论文数量（13）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Prospects for searching new Double Beta Decay physics with KamLAND-Zen 800

使用 KamLAND-Zen 800 寻找新的双 Beta 衰变物理的前景

DOI：
10.1088/1742-6596/2156/1/012230
发表时间：
2022
期刊：
J.Phys: Conf.Ser.
影响因子：
0
作者：
前野優香理;小瀧裕一;寺田竜太;長由扶子;此木敬一;山下まり;Y.Kamei for the KamLAND-Zen collaboration
通讯作者：
Y.Kamei for the KamLAND-Zen collaboration

KamLAND-Zen：バックグラウンドの評価

KamLAND-Zen：背景评估

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
亀井雄斗
通讯作者：
亀井雄斗

KamLAND-Zen 800:宇宙線ミューオンによる核破砕反応での不安定核種生成量の評価

KamLAND-Zen 800：评估宇宙射线μ子引起的核散裂反应中产生的不稳定核素的数量

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
1.Akitada Sakurai;Victor M. Bastidas;M.P. Estarellas;William J. Munro and Kae Nemoto;亀井雄斗
通讯作者：
亀井雄斗

Prospects of search for new physics in the Double Beta Decay with KamLAND-Zen 800

使用 KamLAND-Zen 800 在双贝塔衰变中寻找新物理的前景

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hang Hua;Kouji Yasuda;Hirokazu Konishi;Toshiyuki Nohira;Y.Gando et al. (KamLAND-Zen Collaboration);KAMEI Yuto
通讯作者：
KAMEI Yuto

Reduction radioactive impurities from the liquid scintillator by using the Metal Scavenger

使用金属清除剂减少液体闪烁体中的放射性杂质

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hang Hua;Kouji Yasuda;Hirokazu Konishi;Toshiyuki Nohira;Y.Gando et al. (KamLAND-Zen Collaboration);KAMEI Yuto;亀井雄斗;KAMEI Yuto and for KamLAND Collaboration
通讯作者：
KAMEI Yuto and for KamLAND Collaboration