電子ニユートリノ振動パラメータの精密測定のための新しい粒子検出技術の基礎開発研究

电子中微子振荡参数精确测量新型粒子探测技术基础开发研究

基本信息

批准号：
14039201
负责人：
末包文彦
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14039201/
关键词：
ニュートリノ液体シンチレーター素粒子実験素粒子検出

项目摘要

大容量の低エネルギーニュートリノ検出器を可能にするための新しい液体シンチレーターの開発研究を行っている。そのため、安価で透明度が高い純水をベースにした液体シンチレーターを目指して開発を行っている。水をベースとした液体シンチレーターを作るには、水の中に発光剤と、芳香族或は環状構造をもつ分子を溶かし込む必要がある。前年度は、水溶性の芳香族を2、3ピックアップし、それと発光剤を水に溶かせ、発光量を測定したが、明かな発光は見られなかった。今年度は、水に解ける芳香族液体のほぼ完全なリストをつくり、それらを水に溶かした際の発光剤の可溶度や発光などの測定を行ったがやはり満足行く結果は得られなかった。そこで、次にベンゼン環をもつ様々な界面活性剤を利用して発光剤を溶かし込み、発光量や、光減衰長を測定した結果、水(81%)+ドデシル硫酸ナトリウム(19%)+PPO(0.7%)+bis-MSBの組み合わせで4.2%アントラセンの発光量と、420nmの波長に対し、220cmの光減衰長をもつ液体シンチレーターを開発することに成功した。この結果は、平成15年度秋の物理学会で発表された。また学生が一人この研究で修士論文を書いた。又、上記の研究並行して、電子ニュートリノ振動パラメータθ13の精密測定のための、ガドリニウム入りの液体シンチレーターの調査及び、検出器の検討を行った。ガドリニウム入り液体シンチレーターは、有機ガドリニウムが安定であることが分かり、検出器は、ニュートリノ量を誤差1%以下で測定するためには4重構造にしならければならないことが分かった。これらの結果は、数々のセミナーや国際会議で発表し、θ13の精密測定実験に向けての国際共同グループの、組織化を行った。

我们正在研究开发一种新型液体闪烁体，以实现大容量、低能量中微子探测器。因此，我们正在开发一种基于纯水的液体闪烁体，这种闪烁体价格低廉且高度透明。为了制造水基液体闪烁体，需要将发光剂和芳香族或环状分子溶解在水中。去年，我们捡了一些水溶性芳香剂，将它们和发光剂溶解在水中，并测量了发光量，但没有观察到明显的发光。今年，我们创建了几乎完整的可溶于水的芳香液体列表，并测量了发光剂溶解在水中时的溶解度和发光度，但我们仍然无法获得满意的结果。接下来，我们使用各种带有苯环的表面活性剂溶解发光剂，并测量发光量和光衰减长度，发现水（81%）+十二烷基硫酸钠（19%）+PPO（0.7%）+bis-MSB结合我们的研究成果，我们成功研制出了蒽发射量为4.2%、波长为420nm时光学衰减长度为220cm的液体闪烁体。这些结果在日本物理学会2003年秋季会议上公布。一名学生还根据这项研究写了一篇硕士论文。此外，与上述研究并行，我们研究了含有钆的液体闪烁体，并检查了用于精确测量电子中微子振荡参数θ13的探测器。研究发现有机钆在含钆液体闪烁体中是稳定的，并且探测器必须具有四层结构才能以小于1%的误差测量中微子的量。这些成果在众多研讨会和国际会议上发表，并组织了国际合作组进行θ13的精密测量实验。