ダブルベータ崩壊探索にむけた位置感知型ガタゲルマニウム検出器の開発研究

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ニュートリノの質量がせいぜい数十meV~数eVと、電子にくらべて5~9桁も小さいということは驚きである。このような大きな差を説明する理論的モデルとして、See-Saw機構が提唱されている。これは、ニュートリノがマヨラナ粒子であることを仮定しているが、ニュートリノが本当にマヨラナ粒子であるのかどうかを決定するために、ニュートリノを伴わないダブルベータ崩壊を検出する試みが、世界中でなされている。しかし、いまだその感度は、ニュートリノの質量として~1eVまでにしか達していない。ダブルベータ崩壊は、ごく稀にしかおきないため、背景事象をいかに低減するかがキーポイントである。本研究は、背景事象に強いダブルベータ崩壊探索法の開発を目的とする。まず既存のゲルマニウム半導体検出器を用いて、信号波形の解析を行い、バックグランドの低減を試みた。が、信号波形では十分な効果が得られないことが判明した。そこで新たな方法として、ゲルマニウムのかわりにテルル化カドミウム半導体(CdTe)検出器を用いたダブルベータ探索法の検討を行った。CdTe検出器中に含まれるCd-106からの陽電子を捉えることにより、ダブルベータ探索を行うことができる。ゲルマニウムのダブルベータ崩壊からの電子と異なり、陽電子の場合には対消滅で生成するガンマ線を同時計測することで、バックグランドを大幅に低減することができると期待される。ただし、現状のCdTe検出器ではエネルギー分解能がたりない。そこで、エネルギー分解能の向上を目指して、グリッド電極を配した素子を検討し、その試作に成功した。