液体シンチレータによる反電子ニュートリノの到来方向測定に向けた研究

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本年度では将来の反電子ニュートリノの到来方向観測に向けた、低エネルギー領域のエネルギー決定精度の改善に向けた解析を行なった。地球から飛来する反電子ニュートリノに感度を持つKamLANDで収集されたデータを用いた。到来方向測定のターゲットである地球内部から飛来してくる反電子ニュートリノにはウラン由来のものとトリウム由来のものがある。ウラン由来とトリウム由来の反電子ニュートリノはそれぞれ異なるエネルギースペクトルを持つ。エネルギーを精度良く観測することで、ウランとトリウムをより精度よく分離することが出来る。反電子ニュートリノの到来方向測定とKamLANDで使用されている液体シンチレータは発光量や透過率などのパラメータは異なるが解析手法は同様のものを使用することが出来る。液体シンチレータは常に窒素雰囲気に保たれており、急激に劣化することはないため、長期間の測定でもエネルギーが変化することはない。しかし、二重ベータ崩壊探索のために種類の異なる液体シンチレータが内包されたバルーンをKamLAND内部に導入したり、エネルギー情報を取得することが出来る光電子増倍管の劣化などにより、エネルギーが変化してしまっている。本研究では、2009年と2018年に行った60Co線源によるキャリブレーションデータを利用することで、新たに透過率のパラメータなどを見積もり直すことで、液体シンチレータ内のエネルギーの位置依存性による不定性を最小限に抑えた。結果をz位置依存性(線源データ)、r位置依存性(陽子による中性子捕獲反応[2.2MeVガンマ])、期間依存性(r依存性と同じ)で評価した。結果として、低エネルギー領域のエネルギーにおける不定性は、z位置依存性は1%以下(解析前:2%)、r位置依存性(解析前:1.)は0.5%以下、期間によるエネルギーの依存性は1%まで抑えることに成功した。