液体キセノン中のチェレンコフ光の分光測定と大規模宇宙素粒子実験への応用

液氙中切伦科夫光的光谱测量及其在大规模宇宙粒子实验中的应用

基本信息

批准号：
22K03651
负责人：
中村正吾
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03651/
关键词：
液体キセノンチェレンコフ光分光測定

项目摘要

本研究では，液体キセノン（LXe）中で発生する微弱なチェレンコフ光について，真空紫外（VUV）の約160nmから近赤外（NIR）の約1000nmまでの広い波長領域で分光測定してスペクトルを求める。そして得られたスペクトルの情報から，LXe中を高速走行する荷電粒子を弁別する可能性を議論し，LXeを大規模に用いる暗黒物質探索や２重β崩壊探索，太陽ニュートリノ観測など，高速の電子の発生を伴うイベントの弁別が有用と考えられる最先端の宇宙素粒子実験でのチェレンコフ光の利用を推進する。チェレンコフ光の分光測定は，LXeをチェッキングソースの放射線で励起して発するシンチレーション光を分光測定するためのVUV分光器と冷却CCDカメラを組み合わせた既存の実験系を流用して行なうが，チェレンコフ光はシンチレーション光の約100分の1の強度の微弱光のため，ノイズを十分に抑えシンチレーション光の寄与も正確に評価して差し引く必要がある。そこで，冷却CCDカメラについては熱ノイズとその揺らぎを正確に評価する。また，LXeを励起するチェッキングソースの放射線は，Sr90線源のβ線とCo57線源の低エネルギーのγ線とでチェレンコフ光の発生率が異なると予想されるので，それらによる両スペクトルを比較する。また，スペクトルの補正において波長較正と強度較正の精度も十分に上げる。初年度である今年度は，重水素光源とキセノンフラッシュ光源を用いたVUV-UV領域での波長較正手法を確立した他，VUV-NIRの広い波長域において透明な光学結晶（フッ化マグネシウム，フッ化バリウム，合成石英）で発生するチェレンコフ光を分光測定することで，測光系のSN比の向上と強度較正手法の検討を行なった。結果の一部は，実験装置を共用する液体キセノンの赤外発光の研究発表の一部として，2022年秋と2023年春に日本物理学会で発表した。

在这项研究中，光谱是通过在较宽的波长范围内在液态氙（LXE）中产生的弱的Cherenkov光的光谱来确定的，该范围从真空紫外线（VUV）的约160 nm到近红外（NIR）的约1000 nm。从获得的光谱信息中，我们将讨论有可能在LXE中高速行驶的带电颗粒的可能性，并促进Cherenkov光在尖端的空间粒子实验中的使用，在这些实验中，歧视涉及高速电子产生的事件，例如在大规模的beta search搜索，double beta deble search search，and beta deble beta search和solar Intrino中心观察中，以有效地搜索了lxe，以实现lxe。 Cherenkov光的光谱测量是使用现有的实验系统进行的，这些实验系统结合了VUV光谱仪，以通过从检查源和冷却的CCD摄像头对LXE激发LXE发出的闪烁光的光谱测量。但是，由于Cherenkov的光是微弱的光，其强度约为闪烁光，因此有必要充分抑制噪声并准确评估和减去闪烁光的贡献。因此，对于冷却的CCD摄像头，精确评估了热噪声及其波动。此外，由于检查源激发LXE的辐射有望在SR90源的β射线与CO57源的低能伽马射线之间的Cherenkov光的发生率上有所不同，因此根据这些光谱进行了比较。另外，在校正光谱时，波长和强度校准的准确性也足够提高。今年，第一年，我们使用氘光源和氙气闪光灯来建立了VUV-UV区域的波长校准方法，还检查了光度法系统的SN比和强度校准方法的改善，并通过光谱型通过光谱型的光含量的cherenkov产生的光含量（Maggart）含量Quartrents Quartrents conness contants contants contants contants conty conty，bar viloride barty conty， Vuv-nir范围。作为2022年秋天和2023年春季的日本物理学的一些结果作为有关液体氙气发射的研究介绍的一部分，该研究介绍了液体氙的发射，该发射具有实验设备。

项目成果

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液体キセノンの赤外発光の測定-10

液态氙10红外发射的测量

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
谷山天晴，中村正吾，小林和哉，吉本圭佑，出石汐里，笠見勝祐，斎藤究，佐々木慎一，春山富義，三原智，森山茂栄
通讯作者：
谷山天晴，中村正吾，小林和哉，吉本圭佑，出石汐里，笠見勝祐，斎藤究，佐々木慎一，春山富義，三原智，森山茂栄

液体キセノンの赤外発光の測定-９

液态氙9红外发射的测量

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
谷山天晴，中村正吾，小林和哉，吉本圭佑，出石汐里，笠見勝祐，斎藤究，佐々木慎一，春山富義，三原智，森山茂栄;谷山天晴，中村正吾，小林和哉，吉本圭佑，出石汐里，笠見勝祐，斎藤究，佐々木慎一，春山富義，三原智，森山茂栄
通讯作者：
谷山天晴，中村正吾，小林和哉，吉本圭佑，出石汐里，笠見勝祐，斎藤究，佐々木慎一，春山富義，三原智，森山茂栄