ベータ崩壊測定によるニュートリノ質量探策に用いる高精度超伝導検出器の開発

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本研究の目的はトリチウムのベータ崩壊によるニュートリノの絶対質量探索を行うための高精度超伝導検出器の開発と性能試験を行うことである。トリチウムベータ崩壊測定において従来行われている電磁スペクトロメーター法ではなく、理研で開発されている超伝導トンネル接合素子(STJ)を利用したベータ崩壊電子のエネルギースペクトルの精密測定により、従来の実験に生じる系統誤差から離れた実験を行うことができる。ニュートリノの質量探索実験にSTJを用いるためには、検出面の大面積化とエネルギー分解能の改善という2点が重要で、本研究ではこの点の向上を目指した開発を行い、また性能試験のために中性子ビームラインを用いた測定ポートの整備を進めた。2006年度では、原子力機構の原子炉JRR-3において新たな中性子ビームポートの整備と開発を行った。これは従来のビームポートでは中性子と周囲の物質との相互作用によるガンマ線バックグラウンドが多く、性能評価が難しかったためである。この新ビームポートにおいて従来のポートに比べ周囲からのガンマ線バックグラウンドを1/10程度以下に抑えることができた。超伝導トンネル接合素子については大面積500ミクロン角素子の開発を進め、7割弱程度の歩留り率を達成できた。2年にわたる研究期間において、検出器の大面積化や性能試験環境の整備を行うことができた。より高エネルギー分解能を目指すための新たな材質を用いた超伝導接合素子の完成は、今後の課題である。