太陽ニュートリノ精密観測に向けた次世代超大型水チェレンコフ検出器用集光装置の開発

开发下一代超大水切伦科夫探测器聚光器，用于精确观测太阳中微子

• 批准号: 20K03986
• 负责人: 矢野 孝臣
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K03986/
• 关键词: 水チェレンコフ検出機; ニュートリノ; 水チェレンコフ検出器; 検出器; 水チェレンコフ検出機; ニュートリノ; 水チェレンコフ検出器; 検出器

本研究は、次世代超大型水チェレンコフ検出器による太陽ニュートリノの観測感度向上を最終目的とし、検出器の性能向上のための集光装置を開発を行うことを 目的としています。水チェレンコフ検出器では、ニュートリノ検出の標的になる純水をタンクにおさめ、その周りを囲うように光センサーをタンク壁面に設置し ます。ニュートリノが反応して生じる荷電粒子は水中でチェレンコフ発光をおこし、この光を光センサーで捉えることでニュートリノを観測します。この光は太 陽ニュートリノの場合で光子数十個と大変微弱であるために、光センサーに集光装置を設置することで検出器全体の性能を向上させることが可能です。本研究で は、集光装置として円錐を切り出した形のミラーを光センサーの周囲を囲うように設置することで性能の向上を目指します。本年度は昨年度に引き続き、1. 形状の設計・2. 素材の選定・3. 製造(手法の調査)について研究を行いました。昨年度新たに検証した誘電体多層膜については、集光ミラーのための柔軟な形成を安価に行うことが困難であることが判明しました。また、これらの結果をふまえ、研究計画にある4. 集光装置実機による性能の検証に向けた準備を行いました。昨年度導入した光学シミュレーションROBAST、高エネルギー実験で広く用いられるシミュレーションGeant4を用いた結果と、実験的に得た集光率を比較することで、集光ミラーの性能評価を行います。計画の最終年度となる令和四年度については、上記の研究を引き続き行い発展させる予定です。

这项研究旨在使用下一代超大的水切伦科夫检测器提高太阳中微子的观察敏感性，并开发一个光收集器来提高检测器的性能。在Cherenkov检测器中，将纯净水（是中微子检测的靶标）放在储罐中，并将光传感器放在储罐壁上以包围它。中微子反应产生的带电颗粒会在水中产生cherenkov的发射，并通过使用光学传感器捕获该光，可以观察到中微子。在太阳中微子的情况下，这种光非常弱，因此在光传感器上安装光收集器可以改善检测器的整体性能。在这项研究中，我们旨在通过安装带有圆锥形的镜子作为轻收集器来提高性能，以包围光传感器的外围。今年，与去年一样，我们对1。形状设计，2。材料选择和3。制造（方法）进行了研究。关于去年新验证的介电多层膜，已经发现很难以低成本进行柔性地进行弹性收集镜子。同样，根据这些结果，我们为使用研究计划中显示的实际轻收集器设备进行了4个性能验证。我们将通过比较使用去年引入的光学模拟Robast的结果和在高能实验中广泛使用的仿真Geant4与实验光收集率进行比较，评估了光收集镜的性能。我们计划在计划的最后一年继续进行和开发上述研究。