カムランド検出器による二重ベータ崩壊の基礎研究

使用卡姆兰探测器进行双贝塔衰变的基础研究

基本信息

批准号：
18740125
负责人：
吉田斉
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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

项目摘要

本研究計画は、大規模ニュートリノ検出器カムランドに二重ベータ崩壊核を含む無機結晶シンチレータを組み合わせてニュートリノを放出しない二重ベータ崩壊の観測を行うための基礎研究である。1.試作機の製作、CaF_2検出器の発光波長変換機構の考案 :CaF_2結晶とカムランド液体シンチレータを組み合わせた試作機を製作した。CaF_2検出器からの光電子数を増やすため二層式の構造を採用し、試作機を製作した。第一層はCaF_2検出器の発光を可視領域の光に変換し、効率良くCaF_2の信号を伝播することに成功した。第二層は液体シンチレータの発光を重視して、成分を決定し、バックグラウンドの除去能率を向上させることに成功した。この機構に関して得られた成果を論文として発表した(現在、査読中)。2.集光に与える影響の評価 :検出器から放出される光を光電子増倍管まで伝播させる際の影響をモンテカルロシミュレーションによって評価するため、波長変換機構を考慮したシミュレーションツールを開発した。これまでのツールにはない波長変換のプロセスを独自に導入したことで詳細なシンチレーション光の伝播の考察が可能となり、この成果は現在論文の投稿準備中である。3.二層式のケースの耐性、液漏れ: CaF_2検出器の集光を高めるために導入する変換層(第一層)はケースによって囲まれている。その内部にプソイドクメンを含んだ液体シンチレータ(第二層溶媒)が混入すると、性能の劣化が見込まれるため長期間放置試験を行い結晶ケースの耐性を確認した。ケースのシール材料、シール部分の強化を行った結果、混入量を0.3mg/年以下に抑えられることがわかった。以上の研究から、KamLAND検出器は将来において二重ベータ崩壊研究への応用に大きな可能性があることがわかった。

该研究项目是通过将大型中微子探测器KamLAND与含有双β衰变核的无机晶体闪烁体相结合来观测不发射中微子的双β衰变的基础研究。 1.CaF_2探测器原型器件的制作和发射波长转换机制的开发：制作了CaF_2晶体和Kamland液体闪烁体相结合的原型器件。为了增加CaF_2探测器的光电子数，采用两层结构并制作了样机。第一层成功地将CaF_2探测器发出的光转换为可见光，并有效地传播CaF_2信号。对于第二层，我们重点关注液体闪烁体的发光，确定了成分，并成功提高了背景去除效率。关于该机制获得的结果发表在一篇论文中（目前正在同行评审中）。 2.对光收集的影响评估：为了通过蒙特卡罗模拟评估从探测器发出的光对传播到光电倍增管的影响，我们开发了考虑波长转换机制的模拟工具。通过引入以前工具中不具备的独特波长转换过程，可以详细研究闪烁光的传播，目前正在准备提交有关该结果的论文。 3、双层外壳的电阻和漏电：为增强CaF_2探测器的光收集而引入的转换层（第一层）被外壳包围。如果含有假枯烯的液体闪烁体（第二层溶剂）混入晶体中，预计性能会下降，因此进行了长期储存测试以确认晶体壳的耐用性。通过对壳体密封材料和密封部位进行强化，发现污染量可保持在0.3mg/年以下。上述研究表明，KamLAND探测器未来在双β衰变研究中具有巨大的应用潜力。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

CANDLES for double beta decay of Ca-48

Ca-48 双 β 衰变蜡烛

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
影响因子：
0
作者：
S.Umehara et al.
通讯作者：
S.Umehara et al.

The MOON-1 detector construction and the study of backgrounds from radioactive isotopes

MOON-1探测器的构造和放射性同位素背景的研究

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
影响因子：
0
作者：
T.Ogama et al.
通讯作者：
T.Ogama et al.

KamLAND Solar Phase and Borexino Result

KamLAND Solar Phase 和 Borexino 结果

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
吉田斉
通讯作者：
吉田斉

WIMPs search by means of thin Nal(Tl) array

WIMP 通过薄 Nal(Tl) 阵列进行搜索

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
影响因子：
0
作者：
K.Fushimi et al.
通讯作者：
K.Fushimi et al.

The Performance of Thin NaI(Tl) Scintillator Plate for Dark Matter Search

用于暗物质搜索的薄 NaI(Tl) 闪烁体板的性能

DOI：
10.1143/jpsj.75.064201
发表时间：
2005-12-08
期刊：
Journal of the Physical Society of Japan
影响因子：
1.7
作者：
K. Fushimi;H. Kawasuso;E. Aihara;R. Hayami;M. Toi;K. Yasuda;S. Nakayama;N. Koori;M. Nomachi;K. Ichihara;R. Hazama;S. Yoshida;S. Umehara;K. Imagawa;H. Ito
通讯作者：
H. Ito