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マヨラナニュートリノ質量検証のためのキセノン二重ベータ崩壊実験の高感度化

提高马约拉纳中微子质量验证的氙双贝塔衰变实验的灵敏度

基本信息

批准号：
22H00125
负责人：
清水格
金额：
$ 26.12万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00125/
关键词：
ニュートリノ素粒子実験実験核物理

项目摘要

検出器の極低放射線環境と拡張性において非常に優れた性能を発揮し、世界の実験を大きくリードするKamLAND-Zen実験では、約750 kgの同位体濃縮Xeを液体シンチレータに溶かし込み、ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊探索によってマヨラナ質量の高感度検証を行う。現行の検出器の性能では検出感度はバックグラウンド源となる宇宙線ミューオン起源の長寿命核と通常の二重ベータ崩壊によって制限されてしまう。本研究では、検出感度のさらなる改善のためシンチレーション光撮像装置を利用したガンマ線事象識別と多重中性子タグの改良によるバックグラウンド削減を実現する。本研究において新しい低バックグラウンド化技術が確立した場合、将来検出器の高性能化を計画するKamLAND2-Zenによって、有効質量（> 20 meV）までの検証による質量階層構造の解明が期待できる。本年度は、撮像用ミラーの開発と位置分解能の評価を行う。ミラーは乱反射の寄与を抑えるため、鏡面処理によって蒸着面をできるだけ平滑にする。さらに、蒸着後のミラー表面には耐油性のある保護コーティングを行い、液体シンチレータ中における光反射性能の長期安定性を保証する。位置分解能はLED点光源の測定によって確認し、問題があれば製作過程に修正を加える。以上のように研究を進めていたが、本研究を拡張した基盤研究（S）が採択されたため、この基盤研究（A）としての研究課題は終了となった。

The detector's very low radiation environment and high tension environment have very excellent performance. The world's largest radiation environment is KamLAND-Zen. About 750 kg of isotope-concentrated Xe is dissolved in liquid. The detector is accompanied by high sensitivity detection of double collapse exploration. The performance of current detectors is limited by the detection sensitivity of cosmic rays, the origin of long life nuclei, and the usual double phase breakdown. This study aims to improve the sensitivity of detection and realize the reduction of detection sensitivity by using linear event recognition and multiple neutral sub-processing in optical imaging devices. This study aims to establish a new technology for low temperature detection, to improve the performance of detectors in the future, and to clarify the quality hierarchy structure of detectors with quality (> 20 meV). This year, the development and evaluation of position decomposition performance of image processing equipment were carried out. The reflection and suppression of the mirror surface are smooth. The oil resistance and the long-term stability of the light reflection performance of the surface after evaporation are guaranteed. Position decomposition can be used to confirm the measurement of LED point light source, and the problem can be corrected in the production process. The above research is progressing, and this research is based on the base plate research (S), which is based on the base plate research (A).