KamLANDにおけるXe二重ベータ崩壊探索によるニュートリノ質量機構の解明

KamLAND 通过 Xe 双 β 衰变搜索阐明中微子质量机制

基本信息

批准号：
11J03068
负责人：
吉田学立
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度12月の神岡地下施設での火災事故からの復旧作業が今年度6月に完了し、昨年度から中断されていた110mAgバックグラウンドの除去作業を再開した。蒸留し、純化した液体シンチレータとミニバルーン内の液体シンチレータを入れ替え、極僅かに含まれる110mAgの低減を図った。最終的に、ミニバルーンの体積(16.5平方メートル)の3倍の量の液体シンチレータの置換を行い、その後、新たに購入した液体シンチレータを導入した。2013年11月に純化作業が完了し、キセノンガスの再導入を行った。導入後は、現在まで継続的にデータ収集が行われており、136Xeの二重ベータ崩壊の半減期測定が再開されている。また、キセノンガスの導入方法は、前回の導入時から手法が改良されており、密度調整をしながら液体シンチレータにキセノンガスを溶解しながら循環することで、約380kgのキセノンをミニバルーン中に溶解することに成功した。これは、前回の導入時と比較すると、約20%の質量の増大に相当する。これまでの測定データから、110mAgバックグラウンドは、少なくとも1/10以下に低減されていることが確認されており、これまでより更に高感度な測定ができると予想されている。一連の純化作業において、ミニバルーン内のバックグラウンド分布が変化していることがわかっており、それに伴い、バックグラウンドの分布をセグメント化し、詳細に見積もることで有効体積を最適化し、感度を向上させることができる。加えて、これまでは、110mAgが支配的なバックグラウンドであったが、純化作業により低減化されたことで、宇宙線により生成される10Cバックグラウンドも考慮する必要がある。宇宙線・中性子・10Cの3事象の遅延同時計測によるタグによって、除去が可能であることは既に研究されており、二重ベータ崩壊の解析に取り入れ、除去効率の最適化も進行中である。KamLAND-Zen実験の1.5th Phaseとして、低バックグラウンド下においてデータ収集が継続されており、解析手法の改良等により、更なる高感度でのニュートリノのマヨラナ質量への制限が期待されている。

去年12月的Kamioka地下设施发生的消防事故的恢复工作于今年6月完成，自去年以来一直暂停的110mag背景已恢复。更换迷你球囊中的蒸馏和纯化的液体闪光灯和液体闪烁体，以少量减少110mag含量。最后，将液体闪烁体更换了三倍的迷你气球（16.5平方米），然后引入新购买的液态闪烁体。纯化工作于2013年11月完成，并重新引入了氙气气体。自引入以来，数据收集一直持续到现在为止，并恢复了136XE的双重β衰变的半衰期。此外，自上一次引入以来，引入氙气的方法已得到改善，并且通过在调节密度的同时将氙气循环液体循环，大约380 kg的XENON成功溶解在迷你气球中。与以前的介绍相比，这对应于质量的增加约20％。基于到目前为止的测量数据，已经确认110mag背景已减少至至少1/10，并且可以预期将有可能更敏感的测量值。众所周知，在一系列纯化操作中，迷你气球内的背景分布变化，因此，可以分割背景分布并进行详细估算，以优化有效的体积并提高灵敏度。此外，110mag以前一直是主要背景，但是由于纯化工作已经减少了，因此还必须考虑宇宙射线产生的10C背景。已经研究了可以通过标记三个事件，即宇宙射线，中子和10C来实现去除，并将其纳入双β衰变的分析中，并且还在进行了优化去除效率。随着Kamland-Zen实验的第1.5阶段，数据收集在低背景下仍在继续，并且预计由于分析技术的提高而引起的敏感性较高，进一步的灵敏度将限制在中微子的Mayorana质量中。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Results and Status from KamLAND-Zen

KamLAND-Zen 的结果和状态

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Hashimoto;K. Sakata;F. Tamakuni;M. J. Dutton;K. Maruoka;吉田学立
通讯作者：
吉田学立

KamLAND-Zenにおける宇宙線起源バックグラウンド除去

KamLAND-Zen 中的宇宙射线起源背景去除

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Kawakami;T. Ishizawa;T. Fujino;P.C. Reid;H. Suga;H. Murakami;吉田学立
通讯作者：
吉田学立

KamLAND実験のためのDAQ監視・自動通報システム

KamLAND 实验的数据采集监控和自动通知系统

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
R.He;S.Shirakawa;K.Maruoka;中村健悟;Keiji Maruoka;Keiji Maruoka;渡辺寛子;Keiji Maruoka;井上邦雄;Keiji Maruoka;井上邦雄;玉江京子;Keiji Maruoka;清水格;Keiji Maruoka;石徹白晃治(KamLAND collaboration);Keiji Maruoka;続本達;大木悠平(KamLAND collaboration);Keiji Maruoka;Keiji Maruoka;林田眞悟(KamLAND collaboration);Keiji Maruoka;続本達(KamLAND collaboration);Keiji Maruoka;朝倉康太(KamLAND collaboration);石尾昌平(KamLAND-Zen collaboration);Keiji Maruoka;吉田学立(KamLAND collaboration)
通讯作者：
吉田学立(KamLAND collaboration)

Development and Construction of the mini-Balloon for KamLAND-Zen

KamLAND-Zen 迷你气球的开发与建造