ニュートリノ反応モデルの精密検証に向けた超高精細シンチレーション検出器の開発

本研究では、加速器を用いた長基線ニュートリノ振動実験でのCP位相の精密測定における、将来のニュートリノ反応モデルの精密検証に向けて、大型化可能な高精細シンチレーション検出器の開発を行っている。従来の検出器では大型化と高精細化を両立することは困難であったが、現在建設中の改良型T2K前置検出器での経験をもとに、その両立を可能とする独自構造の検出器を発案した。検出器の基幹部には新しい構造を持つプラスチックシンチレータプレートを使用する。本年度はまず、十分な精細度と大型化可能な構造を持つプレートの厚みや溝の配置などの形状を決定することで、プレート詳細設計を完了した。その後、射出成形による量産可能性の検証に先立って構造を最適化するため、機械加工によるシンチレータプレート試作品の製造を行った。完成したプレートは期待通りの形状を持っており、プレートを平面方向に整列、また垂直方向に積層することで、高解像度を保ったまま大型化できることを確認した。これらの成果によって、従来のシンチレーション検出器より容易かつ堅牢に組み立てることができ、また読み出しチャンネルを少なくしてコストを抑えることができる検出器構造の実現可能性を示した。今後の課題はその性能確認である。プラスチックシンチレータプレートからのシンチレーション光を光検出器まで導くための波長変換ファイバー、その光を読み出すための光検出器および読み出し回路など、試作したプレートが期待された性能を持っているかどうかを確かめるための性能評価システムの準備を進めている。

本研究では、加速器を用いた長基線ニュートリノ振動実験でのCP位相の精密測定における、将来のニュートリノ反応モデルの精密検証に向けて、大型化可能な高精細シンチレーション検出器の開発を行っている。従来の検出器では大型化と高精細化を両立することは困難であったが、現在建設中の改良型T2K前置検出器での経験をもとに、その両立を可能とする独自構造の検出器を発案した。検出器の基幹部には新しい構造を持つプラスチックシンチレータプレートを使用する。本年度はまず、十分な精細度と大型化可能な構造を持つプレートの厚みや溝の配置などの形状を決定することで、プレート詳細設計を完了した。その後、射出成形による量産可能性の検証に先立って構造を最適化するため、機械加工によるシンチレータプレート試作品の製造を行った。完成したプレートは期待通りの形状を持っており、プレートを平面方向に整列、また垂直方向に積層することで、高解像度を保ったまま大型化できることを確認した。これらの成果によって、従来のシンチレーション検出器より容易かつ堅牢に組み立てることができ、また読み出しチャンネルを少なくしてコストを抑えることができる検出器構造の実現可能性を示した。今後の課題はその性能確認である。プラスチックシンチレータプレートからのシンチレーション光を光検出器まで導くための波長変換ファイバー、その光を読み出すための光検出器および読み出し回路など、試作したプレートが期待された性能を持っているかどうかを確かめるための性能評価システムの準備を進めている。