次世代南極点ニュートリノ望遠鏡を実現する４π高感度チェレンコフ光検出器の開発

研制4π高灵敏度切伦科夫光电探测器，实现下一代南极中微子望远镜

• 批准号: 19K14731
• 负责人: 牧野 友耶
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K14731/
• 关键词: チェレンコフ光検出器; 宇宙ニュートリノ; 氷中チェレンコフ光検出器; 波長変換ファイバ

計画中の次世代ニュートリノ望遠鏡、IceCube-Gen2は、世界最大のニュートリノ望遠鏡IceCubeの検出器体積を現行の1km^3から8km^3に拡張することで、宇宙ニュートリノの観測数の飛躍的な増大を狙う。このIceCube-Gen2の超巨大な検出器体積を実現することは、従来の検出器技術に頼っていては不可能である。8km^3にわたる検出器配列、つまりその構成要素である各チェレンコフ光検出器の低価格化、かつその感度を格段に向上させる新しい技術が必要とされる。本研究では、安価に大面積でチェレンコフ光を高効率で収集することが可能な波長変換ファイバーを応用した検出器を提案する。検出器シミュレーションの結果からは、チェレンコフ光の有効感度面積が角度によっては80%、全体でも40%増加することが示された。本研究では、波長変換ファイバーを宇宙ニュートリノ検出に応用するために必要な基礎データを取得し、チェレンコフ光検出器として必要な性能を検証する。その後、波長変換ファイバー検出器をIceCube-Gen2に向けて開発中のチェレンコフ光検出器に搭載するための技術を確立し、南極点深氷河に埋設可能な、技術実証プロトタイプモデルを完成させる。本年度は、プロトタイプ波長変換ファイバー検出器の絶対検出効率の入射波長依存の評価を行った。先行するシミュレーション研究で期待された性能には現段階では達していないものの、ファイバのレイヤ構造等の最適化から改善できると考えている。並行して、今後の精密測定に必要な、千葉大学内に低温下でも測定が可能なテストベンチを新しく構築した。現在は、プロトタイプモデルの試験結果を受けた上で製作した、南極点深氷河に埋設が可能なモデルの試験機の測定を進めている。

The next generation of telescopes in the project, IceCube-Gen2, is the world's largest telescope. The detector volume of IceCube has increased from 1km^3 to 8km^3. The number of measurements in the universe has increased dramatically. The IceCube-Gen2 's ultra-large detector volume is impossible to achieve because of the technology behind it. 8km^3 new technologies are necessary for the low profile and sensitivity of light detectors In this study, we propose a wavelength converter with high efficiency for large areas of light and security. The results of the test show that the sensitivity area of the light is increased by 80% and 40% respectively. In this study, wavelength conversion and detection are performed to demonstrate the essential performance of optical detectors. The technology of wavelength conversion detector in IceCube-Gen2 is established, and the buried possibility in the deep river at the South Pole is completed. This year, the wavelength shift of the detector is evaluated according to the incident wavelength. The research of the system is expected to optimize the performance of the system and improve the structure of the system. In parallel, accurate measurement is necessary in the future, and new construction is possible at Chiba University. Now, the test results of the test are subject to the production of the test results, and the test results of the test results.