Search for rare decay events of 112Sn by new-generation gamma-ray spectroscopy

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本研究ではスズをガンマ線吸収体として用い、スズ112の2重電子捕獲反応で生じる微弱なエネルギー吸収を超伝導素子で直接観測する新しい物理探索手法の原理検証を目的とする。2022年度においては、本研究での探索目標であるスズ112の2重電子捕獲反応の雑音事象となるスズ中の放射性不純物量を高純度ゲルマニウム検出器を用いて評価し、有意な鉛210起因のガンマ線とビスマス210に起因する制動放射線の信号が検出された。将来的にはこれら不純物の純化を行う必要があるが、現状ではエネルギー較正や、実験データ取得中の安定性の評価に利用可能であることを確認した。得られた不純物量情報を用いた雑音事象のシミュレーションも進めている。また、KID(Kinetic Inductance Detector)を超伝導素子として用いたガンマ線検出器の研究開発を東北大学ニュートリノ科学研究センターが有する希釈冷凍機を用いて行っている。現在はスズと同族の鉛を吸収体として用いたデータ取得を行っており、検出器応答の安定性やエネルギー分解能などの性能評価を進めている。さらにTES(超伝導転移端温度計)を用いた探索について新たに着目し、スズを吸収体として用いた多画素ガンマ線TES検出器技術をすでに確立している実験グループと共同でTESでの信号データ解析を開始した。これらの研究進捗について研究会で紹介し、期待される2重電子捕獲反応信号スペクトルの評価に必要なエネルギー補正についての議論や将来の研究発展についての活発な議論を行った。