大型液体シンチレータ検出器でのマヨラナニュートリノ発見に向けた研究開発

使用大型液体闪烁体探测器发现马约拉纳中微子的研究和开发

• 批准号: 17J01788
• 负责人: 尾﨑 秀義
• 金额: $ 1.79万
• 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: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J01788/
• 关键词: ニュートリノレス二重ベータ崩壊; マヨラナニュートリノ; 液体シンチレータ検出器; 極低バックグラウンド; 二重ベータ崩壊; 液体シンチレータ; キセノン; 光電子増倍管

本年度は,昨年度より観測開始をしたXe136を用いたニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊探索実験KamLAND-Zen 800のデータ解析を主要な研究課題として研究を進めた.昨年度の蒸留純化のおかげで,トリウム系列由来で主要な背景事象となるBi212-Po212の連続崩壊がパイルアップして検出される事象を,目標基準以下とすることに成功したことを解析で示した.また,宇宙線ミューオンの原子核破砕事象を作る際にハドロン・電磁シャワーを伴うが,このシャワーを用いた解析手法で,前身実験であるKamLAND-Zen 400で主要な背景事象とされていたC10の崩壊の強力な除去を達成した.背景事象を解析により徹底的に除去することで,これまで寄与が小さいと思われていた,宇宙線によるXe原子核破砕でできる不安定核の崩壊が主要な背景事象となることが判明した.このXe原子核破砕でできる不安定核は,半減期が数分から日単位を超えるものまであり,生成原因となった宇宙線ミューオンとの相関付けが容易でないと考えられた.しかし,中性子過剰核を破砕する事実から生成の際に中性子を複数個発生させる事実を用いた相関付けが解析での効率的な除去に使用できることを見出した.KamLAND-Zen 800は,二重ベータ崩壊核を倍増しただけでなく,初年度の極低放射能ミニバルーンの作成,昨年度のトリウムの蒸留純化,本年度の解析手法の改善により背景事象を大きく削減することで,他の競合実験と比較しても世界最高感度の実験となった.新たな研究指針として,ガンマ線を伴う崩壊が多くを占めるXe136の原子核破砕由来の背景事象を粒子識別などで除去するための開発を行うことで,KamLAND-Zen 800での更なる感度向上や次期計画KamLAND2-Zenでの高感度探索が可能であることを見出した.

This year's KamLAND-Zen 800 data analysis is the main research topic and research progress. The main background events of yesterday's evaporation purification process are Bi212-Po212 and the main background events of yesterday's evaporation purification process are Bi212-Po212. In addition, the strong removal of the main background image of the C10 was achieved by using the analytical method. Background event analysis: thorough elimination of nuclear instability. Cosmic rays: nuclear disruption. The reason for the formation of this unstable nucleus is cosmic rays. KamLAND-Zen 800 is the first to produce a very low level of radioactivity in the first year, and the second to purify it by evaporation. This year's analytical approach improved on background events and reduced their impact on the world's highest sensitivity. The new research direction is to identify the background events of Xe136 nuclear fragmentation and to remove them. The development of KamLAND-Zen 800 is to increase the sensitivity of KamLAND2-Zen and to explore them with high sensitivity.

项目成果

KamLAND-Zen 800：背景事象の調査と感度見積もり

KamLAND-Zen 800：背景事件调查和敏感性估计

• 发表时间: 2019
• 作者: 尾崎秀義;他KamLAND-Zen Collaboration
• 通讯作者: 他KamLAND-Zen Collaboration

KamLAND-Zen 800の現状(6)

KamLAND-Zen 800现状（6）

• 发表时间: 2018
• 作者: Baba Shunsuke;Nakagawa Takao;Isobe Naoki;Shirahata Mai;尾崎 秀義;Shunsuke BABA;尾崎 秀義;馬場 俊介;尾崎 秀義
• 通讯作者: 尾崎 秀義

Upgrade of the KamLAND-Zen mini-balloon and future prospects

KamLAND-Zen迷你气球的升级及未来展望

• DOI: 10.1016/j.nima.2019.162353
• 发表时间: 2020
• 期刊: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
• 作者: H.Ozaki,A.Takeuchi;for the KamLAND-Zen Collaboration
• 通讯作者: for the KamLAND-Zen Collaboration

KamLAND-Zen 800：ニュートリノレス2重ベータ崩壊探索の解析状況

KamLAND-Zen 800：无中微子双β衰变搜索的分析状态

• 发表时间: 2020
• 作者: 竹内敦人;他KamLAND-Zen Collaboration
• 通讯作者: 他KamLAND-Zen Collaboration

KamLAND-Zen 800：二重ベータ崩壊解析の最新結果

KamLAND-Zen 800：双贝塔衰变分析的最新结果

• 发表时间: 2019
• 作者: 尾崎秀義;他KamLAND-Zen Collaboration
• 通讯作者: 他KamLAND-Zen Collaboration