マヨラナニュートリノ質量検証のためのキセノン二重ベータ崩壊実験の高感度化

提高马约拉纳中微子质量验证的氙双贝塔衰变实验的灵敏度

基本信息

批准号：
22H00125
负责人：
清水格
金额：
$ 26.12万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00125/
关键词：
ニュートリノ素粒子実験実験核物理

项目摘要

検出器の極低放射線環境と拡張性において非常に優れた性能を発揮し、世界の実験を大きくリードするKamLAND-Zen実験では、約750 kgの同位体濃縮Xeを液体シンチレータに溶かし込み、ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊探索によってマヨラナ質量の高感度検証を行う。現行の検出器の性能では検出感度はバックグラウンド源となる宇宙線ミューオン起源の長寿命核と通常の二重ベータ崩壊によって制限されてしまう。本研究では、検出感度のさらなる改善のためシンチレーション光撮像装置を利用したガンマ線事象識別と多重中性子タグの改良によるバックグラウンド削減を実現する。本研究において新しい低バックグラウンド化技術が確立した場合、将来検出器の高性能化を計画するKamLAND2-Zenによって、有効質量（> 20 meV）までの検証による質量階層構造の解明が期待できる。本年度は、撮像用ミラーの開発と位置分解能の評価を行う。ミラーは乱反射の寄与を抑えるため、鏡面処理によって蒸着面をできるだけ平滑にする。さらに、蒸着後のミラー表面には耐油性のある保護コーティングを行い、液体シンチレータ中における光反射性能の長期安定性を保証する。位置分解能はLED点光源の測定によって確認し、問題があれば製作過程に修正を加える。以上のように研究を進めていたが、本研究を拡張した基盤研究（S）が採択されたため、この基盤研究（A）としての研究課題は終了となった。

在Kamland-Zen实验中，在极低的辐射环境和探测器的可扩展性中表现出极好的性能，并引导全球实验，大约750 kg的同位素浓缩XE溶解在液体闪光器中，并且通过搜索没有中性蛋白的双重β衰变来对Mayorana质量进行高度敏感的验证。在当前的检测器性能下，检测灵敏度受到宇宙射线MUON起源的长期核和通常的双β衰变的限制。在这项研究中，通过使用闪烁光学成像装置来进一步提高检测灵敏度来实现背景降低。如果在这项研究中建立了一种新的低背景技术，则可以期望通过验证有效的质量（> 20 MEV）来阐明质量等级结构（> 20 MEV），该研究计划在未来提高检测器的性能（> 20 MEV），可以提高探测器的性能。今年，我们将开发成像镜并评估其位置分辨率。为了抑制弥漫性反射的贡献，通过镜像处理使沉积的表面尽可能光滑。此外，沉积后镜面的表面是耐油的保护涂层，以确保反映液体闪烁体性能的长期稳定性。通过测量LED点光源来检查位置分辨率，并在制造过程中纠正任何问题。尽管该研究是如上所述进行的，但采用了扩展这项研究的基础研究，并总结了基础研究（A）的研究主题。