超伝導検出器を用いた新しい中性子ベータ崩壊測定手法の確立

超导探测器中子β衰变测量新方法的建立

• 批准号: 18684011
• 负责人: 三島 賢二
• 金额: $ 8.57万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18684011/
• 关键词: 素粒子物理; 核物理; 粒子線測定技術; 超伝導

中性子β崩壊からの反跳陽子検出のための超伝導トンネル接合素子(STJ)の開発を推し進めた。統計を稼ぐため、実験には大面積のSTJが必要である。平成19年度は多チャンネルSTJアレイの読み出しシステムの開発を行った。中性子β崩壊からのイベントを識別するにはシグナルの時間による識別が必要である。そこで時間分解能を持つADCを用い、基板からのフォノンイベント等の同原因の信号のイベント識別を可能にした。また、実験に際しては、STJの陽子に対する応答を正確に抑える必要がある。そのために数keVの陽子を実際にSTJに照射することにより、STJの応答を確認できるシステムの開発を行った。本研究では日本原子力研究機構JRR3において、テスト実験を行ってきたが、ビームラインの構造によるバックグラウンドや実験スペースの点で問題があり、その根本的な解決は難しかった。そこで、新たにJPARCに建設することが決定した基礎物理ビームラインに低バックグラウンド実験が可能な実験環境を作成することとし、その設計を行った。ビームラインの設計に関しては、可能な限り上流で中性子を整形することにより低バックグラウンドを実現できる設計にした。また、本ビームラインでは偏極ミラーを用いているため97%(計算値)という高い偏極度が得られ、JRR3では不可能であった偏極実験が可能になる。今後の研究の展開として、本研究で開発したSTJ素子をJ-PARCビームラインに導入し、β崩壊測定を行うことを検討している。

我们推进了超导隧道结 (STJ) 设备的开发，用于检测中子 β 衰变产生的反冲质子。为了获得统计数据，实验需要大面积的STJ。 2007年，我们开发了多通道STJ阵列的读出系统。区分事件与中子β衰变需要对信号进行时间区分。因此，我们使用具有时间分辨率的 ADC 来识别具有相同原因的信号的事件，例如来自电路板的声子事件。此外，在实验过程中，需要精确抑制STJ对质子的响应。为此，我们开发了一种系统，可以通过用几keV的质子实际照射STJ来确认STJ响应。本研究在日本原子能机构JRR3进行了测试实验，但由于束线结构和实验空间的原因，存在背景问题，很难从根本上解决这些问题。因此，我们决定创建和设计一个实验环境，允许在 JPARC 新建的基础物理光束线上进行低本底实验。束线的设计目的是通过尽可能远地向上游整形中子来实现低背景。此外，由于该光束线使用偏光镜，因此可以获得97%（计算值）的高偏光度，从而可以进行JRR3无法进行的偏光实验。作为未来的研究进展，我们正在考虑将本研究中开发的 STJ 设备引入 J-PARC 光束线并进行 β 衰变测量。

项目成果

The Optics of the J-PARC BL05 and Measurement of Neutron Decay

J-PARC BL05 的光学器件和中子衰变测量

• 发表时间: 2008
• 作者: E. Morisaki;et.al.;三島 賢二
• 通讯作者: 三島 賢二

A Design of Neutron Optics and Physics Beam Line at J-PARC BL05

J-PARC BL05 中子光学和物理束线设计

• 发表时间: 2008
• 作者: Y. Nambu;et.al.;三島 賢二
• 通讯作者: 三島 賢二