液体キセノンを用いた136Xe2重β崩壊検出器開発のための基礎研究

液氙136Xe双β衰变探测器研制基础研究

基本信息

批准号：
14039211
负责人：
鈴木聡
金额：
$ 2.82万
依托单位：
Waseda 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-14039211/
关键词：
2重β崩壊ニュートリノキセノン

项目摘要

2相型キセノン検出器を2重β崩壊深索実験に応用するための基礎研究を中心に行った。この検出器の特徴は電場方向に対する位置分解能が数100μmと非常に優れていることである。キセノン136の2重ベータ崩壊のQ値2.48MeV近辺のエネルギーを持つガンマ線バックグラウンドのキセノン中での反応の大部分(99.9%)はコンプトン散乱或いは電子対生成によるものであり、2本以上の離れた電子線に起因した信号となる。それに対して2重β崩壊による信号は2つのβ線が繋がった1本のトラックになるため、バックグラウンドのガンマ線によるものと実際の信号とを非常に高い確率で識別出来るはずであり、これを実際のガンマ線の信号を観測することにより確認した。-方、神岡の地下実験施設に設置した1kgテスト検出器を用いてバックグラウンドの線量測定を行った。エネルギー2.5MeV近辺のバックグラウンドは0.01counts/kg/keV/day程度であることが分かった。検出器周辺に使用している物質の放射線不純物濃度を測定しそれらが検出器におよぼす影響をコンピューターシミュレーションにより求め、それと実際の測定値とを比較し、その発生の起源を解明した。その結果、使用材質を選別することにより、さらなる低バックグラウンド化が可能であることを示した。2相型キセノン検出器を2重β崩壊探索実験に利用した場合、バックグラウンドを0.0001counts/kg/keV/day以下に抑えることが出来、世界でもトップクラスの探索実験が可能であることが分かった。さらに、この検出器は暗黒物質探索実験、太陽ニュートリノの検出も同時に行える多目的大型検出器として利用することを提案した。

我们专注于基础研究，将两种氙气检测器应用于双β塌陷实验。该探测器的特征是在几次100μm下，对电场方向的位置分辨率非常好。在伽马线背景中的大多数反应（99.9％）的Q值接近2.48 MeV的Xenon 136的Q值是conpton散射或电子产生的，而两个或多个是两个或多个由电子线引起的信号。另一方面，由于双β崩溃而引起的信号是带有两个β射线的卡车，因此它应该能够识别背景中的伽玛射线，并且具有很高概率的实际信号，这是非常高的概率是通过观察实际的伽马线信号来确认的。 - 因此，使用安装在卡米卡（Kamioka）地下实验设施中的1公斤测试探测器进行背景剂量。能源2.5mev的背景约为0.01售/千克/kev/day。测量了检测器周围使用的物质的辐射杂质，并通过计算机模拟要求受检测器影响的辐射杂质，并比较实际的测量值并阐明发生的起源。结果，可以表明，通过选择所用的材料，可以制造出更低的背景。如果将两个型氙气检测器用于双β循环探索实验，则可以将背景保持在0.0001秒/kg/kev/day以下，并且发现世界上最高的搜索实验是可能的。此外，该检测器被用作多用途大型检测器，可以同时检测到深色物质搜索和太阳中微子。