新物理探索を目的とした、K中間子稀崩壊探索実験の為の光子中性子検出器の研究開発

研究开发用于稀有Kaon衰变搜索实验的光子中子探测器，旨在探索新物理

• 批准号: 11J00770
• 负责人: 河崎 直樹
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J00770/
• 关键词: 光子中性子検出器; KL→π0νν崩壊事象; 新物理探索; CP対称性の破れ

24年度は、光子中性子検出器(NCC)の製作を完了し、KOTO検出器内へのインストール作業並びに動作確認を行った。また、実際にNCCを用いてデータ取得を行った。まず第一に、昨年4月から開始した、CCを構成する48モジュールの量産作業を行った。検出器を構成する無機シンチレーション結晶出あるヨウ化セシウム結晶(CsI結晶)と、結晶発光の読み出しを行う波長変換ファイバーの接着作業を8月に完了した。次にファイバーで伝搬した光信号を光電子増倍管へ導入するコネクターのファイバーへの取り付けとファイバー端面の研磨作業を行い、8月いっぱいで完了した。また完成したモジュールの性能試験を、宇宙線μ粒子を利用した測定システムで同時並行に行い、全てのモジュールの動作確認を完了した。さらに昨年納品されたモジュール読み出しに使用する全ての光電子増倍管の増倍率測定および、真空中でも放電せず長期的に安定動作するかの確認試験を6月～9月の期間で行い、基準を満たす個体を選別した。検出器素材であるCsI結晶は低湿度環境での維持管理が必要なため、専用の乾燥作業スペースを京都大学内に構築し、9月～11月の2か月掛けて全てのモジュールの組上げ作業を無事終了した。12月には完成したNCCを、茨城県東海村のJ-PARC陽子加速器施設への輸送を行い、KOTO実験検出器内部にインストールする作業を完了した。インストール後は宇宙線μ粒子による信号を取得し、その解析から全チャンネルで1%以下の精度でのエネルギー校正を完了した。1月ならびに3月にはKOTO実験のほぼ全ての検出器を稼働させてビームを照射するエンジニアリングランを行った。この際NCCでは実際にハロー中性子測定の為のデータ収集を行っており、現在は取得したデータの解析中である。これらの結果から、本実験におけるバックグラウンド事象への理解が大きく前進すると期待される。また今年4月に開始するKL→π0νν崩壊事象の為のデータを取得する物理ランにおいて、本年度に完成したNCCの導入によるバックグラウンド事象対策は必要不可欠である。本年度の研究成果としてNCCの完成ならびに安定動作の確認を実現したことは、今後の新物理探索実現に向けて、大きな進展であったと言える。

在2012财年，完成了光子中子检测器（NCC）的生产，并在Koto探测器中进行了安装工作，并确认了操作。此外，实际上使用NCC获取了数据。首先，我们进行了构成CC的48个模块的大规模生产，该模块始于去年4月。 8月，我们完成了产生无机闪烁晶体的碘化纤维晶体（CSI晶体）的粘附，该晶体构成了检测器和波长转化纤维，从而读取了晶体发射。接下来，将通过纤维传播到光电倍增管中的光信号的连接器被连接到光纤上并抛光了纤维端表面，并于8月底完成。此外，使用宇宙射线μ颗粒同时进行了完成的模块的性能测试，并完成了所有模块的操作确认。此外，对去年​​交付的模块读数的所有光电倍增管的乘法系数测量，并在6月至9月之间进行了测试，以确认该产品是否甚至在真空下即使在没有放电的情况下以长期稳定的方式运行，并选择符合标准的个人。由于CSI水晶（检测器材料）需要在低湿度环境中维护，因此在京都大学内建造了专用的干燥工作空间，从9月至11月，所有模块组装工作都成功完成了两个月。 12月，完成的NCC被运送到伊巴拉基县Tokai村的J-Parc Proton加速器设施，并完成了将其安装在Koto实验探测器中的工作。安装后，从宇宙射线射线μ颗粒中获取信号，并完成了分析的所有通道的精度均小于1％的能量校准。在一月和三月，几乎所有来自Koto实验的检测器都启动了光束。目前，NCC实际上收集了用于光晕中子测量值的数据，目前正在分析获得的数据。这些结果表明，对本实验中背景事件的理解将非常先进。此外，在获取将于今年4月开始的KL→π0νν衰减事件的数据的物理运行中，必须通过引入今年完成的NCC来对背景事件采取措施。可以说，由于今年的研究结果，NCC的完成以及确认稳定的操作是在未来实现新的地球物理搜索方面的重大进展。

项目成果

Development of the Neutron Collar Counter for the KL→π0νν search experiment at J-PARC

J-PARC KL→π0νν 搜索实验中子领计数器的开发

• 发表时间: 2012
• 作者: 谷内洋子;田中康弘;西端泉;菅原歩美;児玉暁;齋藤和美;曽根博仁;河崎直樹
• 通讯作者: 河崎直樹

KOTO実験に用いる光子中性子検出器(Neutron Collar Counter)のモジュール性能評価

KOTO实验中使用的光子中子探测器（中子领计数器）的模块性能评估

• 发表时间: 2012
• 作者: 平澤玲子;谷内洋子;伊部陽子;由澤咲子;堀川千嘉;齋藤あき;平安座依子;菅原歩美;戸塚久美子;齋藤和美;児玉暁;曽根博仁;臼井達哉;河崎直樹
• 通讯作者: 河崎直樹

KOTO実験に用いる光子中性子検出器(Neutron Collar Counter)の性能評価

KOTO实验中使用的光子中子探测器（中子领计数器）的性能评估

• 发表时间: 2013
• 作者: 菅原歩美;湯原淳良、 大石まり子;杉本英克;横山宏樹;屋宜宣治;岡田朗;岩崎皓一;宮澤一裕;奥口文宣;嵩文彦;齋藤あき;西垣結佳子;川井紘一;曽根博仁;臼井達哉;河崎直樹
• 通讯作者: 河崎直樹