大型液体シンチレータ検出器での0ν2β発見に向けた発光性ミニバルーンの研究開発

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KamLAND-Zen実験では、大型液体シンチレータ検出器を用いて世界最高感度でのニュートリノレス二重ベータ崩壊探索を行っている。本研究の目的は、新たな解析手法の開発により更なる探索感度の向上を実現させることで、ニュートリノのマヨラナ性の検証を行うことである。本研究では、特に宇宙線ミューオン由来の背景事象の削減を目指す解析手法の開発を行っている。また、次期実験であるKamLAND2-Zen実験を見据えた、プロトタイプ検出器での発光性ミニバルーン素材の試験も構想している。本年度での研究では、現状では正確な事象再構成が困難である複数ミューオンイベントの新たな解析手法の開発を行った。KamLANDの光学シミュレーションにおいて複数ミューオン飛跡の再構成性能を検証し、既存の手法では再構成された飛跡方向の精度が５度以内であるものは20%程度だったのに対し、本研究で開発した手法では80%にまで向上することを確認した。また、単一ミューオンイベントに対しても新手法を適用させることで、飛跡方向の精度が84%だったものが新手法により92%まで向上することも確認できた。実際のKamLANDデータにこのツールを適用することによって複数ミューオンイベントの可能性が高いものを発見しており、新手法を使用することでミューオンイベント再構成の精度向上が期待される。今後さらに解析を進めることでミューオン由来背景事象の除去性能への効果を評価し、探索感度の向上を目指す。