中性K中間子のCP対称性非保存崩壊測定実験における光子検出器の開発

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CP非保存現象を研究する上で、B中間子系での測定と共に中性K中間子系での測定を行なうことは、特に標準理論を超える物理の存在の探求という点において非常に重要である。本研究では稀崩壊過程であるK_L→π^0νν^^-の測定実験に使用する光子検出器の開発を行ない、特に大量の中性子バックグラウンドが存在する大強度中性ビーム内に設置して稼働するものに焦点を絞っている。光子感度を十分高く保ったまま、0.1%程度の低中性子感度に抑えるためには、後者の反応メカニズムの特徴である低速粒子の発生に対して不感となればよいので、高速粒子のみが発生させうるチェレンコフ放射を利用することを基本方針としている。本年度は主に基本性能の再確認と前年度のビームを利用した性能評価実験の詳細解析をおこなった。基本性能の再確認前年度の評価において不定要素であった検出器のゲインの較正について再度アクリル放射体を利用した試作器に対して測定を行なった。具体的には、宇宙線による試験とモニター用の発光ダイオード出力との比較である。ビーム実験に同時収集していたモニター出力データと合わせて、エネルギーとの関係付けは正しく理解できるようになった。ビームによる性能評価実験の詳細解析前年度におこなった中性子や陽子でのビーム実験の詳細解析を行なった。感度(または不感率)そのものだけでなく、可視エネルギーの分布など多くの情報を実験とシミュレーションの間で比較した。陽子による実験では、チェレンコフ発光しきい値近辺での食い違いが見られたが、中性子感度への類推となる原子核反応の部分は良く一致していた。本研究での試作器で得られた結果は低エネルギーの中性子に対しては予想していたとおり十分低い感度の検出器となることが確認できた。さらにシミュレーションによれば、放射体にエアロジェルを使えば1GeV近辺の高エネルギー領域でも飛躍的に改善を見込めるという新たな知見も得られた。