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 planned next-generation telescope, IceCube-Gen2, and the world's largest telescope IceCube The size of the device is currently 1km^3, 8km^3, and the size of the universe is large.このIceCube-Gen2's super huge な検 extractor size is now することは, and the の検 ejector technology is に頼っていてはimpossible. 8km^3 にわたる検array, つまりそのComponents であるeach チェレンコフ光検It is necessary to improve the quality of the device by reducing the cost and the sensitivity of the device and the new technology. This research proposes a proposal to use a large-area light source to collect high-efficiency light and convert it into wavelengths.検ejector シミュレーションのRESULT からは、チェレンコフ光のeffective sensitivity surface The angle of accumulation is 80%, and the overall value is 40%, and the total value is increased by 40%. In this study, the use of wavelength conversion and the use of the cosmic sensor must be carried out It is necessary to obtain the basic equipment, the optical fiber output device and the necessary performance certification.その后、Wavelength change filter ファイバー検Output をIceCube-Gen2 に向けて开発中のチェレンコフフフフ 検out The on-board technology has been established, it is possible to bury it in the deep glacier at the South Pole, and the technology has been certified and completed. This year's は, プロトタイプwavelength change ファイバー検outputter's absolute output efficiency のincident wavelength dependence evaluation 価を行った. Prioritized research and development of new technologies, expectations for performance, and performance at the current stage.いものの、ファイバのレイヤ structure and other optimization から improve できると卡えている. Parallel analysis, the necessity of precision measurement in the future, and the possibility of low-temperature measurement at Chiba University are the result of a new construction project. Now it is possible to test the results of the test by using the test machine on the Antarctic Deep Glacier in South Pole.