超高感度シンチレーターによるレプトンの性質と弱い相互作用の研究

使用超灵敏闪烁体研究轻子特性和弱相互作用

基本信息

批准号：
13740158
负责人：
伏見賢一
金额：
$ 1.54万
依托单位：
The University of Tokushima
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

(1)宇宙暗黒物質の主成分と考えられるWIMPs(Weakly Interacting Massive Particles)を、原子核との弾性散乱および非弾性散乱による検出を行うために、超高感度シンチレーターを開発した。はじめに、シンチレーター素材にNaI(Tl)を選択した。NaI(Tl)はWIMPsとの弾性散乱に対する散乱断面積が大きいだけでなく、^<127>Iとの非弾性散乱の断面積が大きいうえ、散乱断面積の核行列要素がM1遷移確率から実験的に精密に知られているという大きな利点がある。(2)平成13年度にはNaI(Tl)シンチレーターの高純度化を行った。シンチレーター素材だけでなく、周囲の物質の不純物にも注意して材料を選択した結果、ウラン系列についておよそ12μBq/kgに達する高純度を得た。この値は、世界で最も純度が高く、関連学会で報告し、高い評価を得ている。(論文2,3,4)(3)更にELEGANT Vによる^<100>Moの二重ベータ崩壊の測定および解析を進め、神岡地下実験室および大塔コスモ観測所における計621日の測定により、マヨロン放出による二重ベータ崩壊の半減期に対し、世界で最も厳しい制限を与えることに成功した(論文1)。(4)超高純度シンチレーターを用いたWIMPs探索のために、検出器のデザインを検討し、厚さ0.5mmの超薄型NaI(Tl)を積層させてシステムを組み立てることを決めた。その計画の最も重要な技術的基盤である厚さ0.5mm、直径5cmの大面積・超薄型NaI(Tl)結晶の開発を行った。NaI(Tl)はモース硬度が2の極めて脆い結晶であるため、大面積・超薄型のNaI(Tl)製造は不可能であると考えられていたが、特許申請中の技術によりその製造に成功した。この超薄型の性能を確認した結果は、平成15年3月29日の日本物理学会年会で報告した。(論文4,特許1)

（1）开发了超高 - 敏感性闪闪发光剂来检测WIMP（弱相互作用的巨型颗粒），这被认为是宇宙深色物质的主要成分，用于检测核和散射的弹性散射。首先，选择NAI（TL）作为闪烁体材料。 NAI（TL）的弹性散射具有大量的弹性散射，但也有^<127> I的无限散射的大横截面，并且散射横截面区域的核基质元件是M1转变的实验性的概率。（2）2001年，NAI（TL）闪烁体高度纯度。由于为闪烁剂材料选择成分，还为周围物质的杂质选择成分，铀系列达到了约12μBQ/kg。该价值是世界上最高的纯度，由相关社会报道，并得到了高度评价。（论文2,3,4）（3）在Kamioka地下实验室和大塔宇宙天文台中，在总共621天对^<100> mo的双重测量和分析由于释放的释放，给世界上最严格的限制了双重beta倒塌的半衰期（论文1）。（4）对于使用超高纯度闪烁体搜索WIMPS，检查了检测器的设计，并决定通过堆叠厚度为0.5 mm的超薄NAI（TL）来组装系统。开发了一个0.5毫米厚的大面积，直径为5厘米，超薄NAI（TL）晶体，这是该计划中最重要的技术基础。 NAI（TL）被认为不可能制造大面积和超薄的NAI（TL），因为它是一种非常脆弱的晶体，具有2个泥浆硬度，但是申请专利的技术使其成功。 2003年3月29日，日本体育学会社会报道了这种超薄表现的结果。（论文4，专利1）