大型液体シンチレータ検出器での0ν2β発見に向けた発光性ミニバルーンの研究開発

利用大型液体闪烁体探测器发现0ν2β的发光迷你气球的研发

• 批准号: 22KJ0178
• 负责人: 中村 陸生
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0178/
• 关键词: 二重ベータ崩壊; ニュートリノ; 素粒子実験; 液体シンチレータ; シンチレーションフィルム

KamLAND-Zen実験では、大型液体シンチレータ検出器を用いて世界最高感度でのニュートリノレス二重ベータ崩壊探索を行っている。本研究の目的は、新たな解析手法の開発により更なる探索感度の向上を実現させることで、ニュートリノのマヨラナ性の検証を行うことである。本研究では、特に宇宙線ミューオン由来の背景事象の削減を目指す解析手法の開発を行っている。また、次期実験であるKamLAND2-Zen実験を見据えた、プロトタイプ検出器での発光性ミニバルーン素材の試験も構想している。本年度での研究では、現状では正確な事象再構成が困難である複数ミューオンイベントの新たな解析手法の開発を行った。KamLANDの光学シミュレーションにおいて複数ミューオン飛跡の再構成性能を検証し、既存の手法では再構成された飛跡方向の精度が５度以内であるものは20%程度だったのに対し、本研究で開発した手法では80%にまで向上することを確認した。また、単一ミューオンイベントに対しても新手法を適用させることで、飛跡方向の精度が84%だったものが新手法により92%まで向上することも確認できた。実際のKamLANDデータにこのツールを適用することによって複数ミューオンイベントの可能性が高いものを発見しており、新手法を使用することでミューオンイベント再構成の精度向上が期待される。今後さらに解析を進めることでミューオン由来背景事象の除去性能への効果を評価し、探索感度の向上を目指す。

在Kamland-Zen实验中，使用大型的液体闪烁体检测器来寻找世界上最高灵敏度的无中微子双β衰变。这项研究的目的是通过开发新的分析方法来进一步提高搜索敏感性来验证中微子的Mayorana特性。这项研究正在开发一种分析方法，旨在减少背景事件，尤其是宇宙射线穆斯。考虑到下一个实验Kamland2-Zen实验，我们还计划使用原型检测器测试发光的迷你气球材料。在今年的研究中，我们开发了一种针对多个MUON事件的新分析方法，目前很难准确地重建事件。我们验证了Kamland的光学模拟中多个MUON轨道的重建性能，并确认，尽管现有方法在5度范围内具有重建轨道方向的准确性，但这项研究中开发的方法提高到80％。还可以确定，通过将新方法应用于单个MUON事件，通过新方法将轨道方向的准确性提高到92％。通过将此工具应用于实际的Kamland数据，我们发现有多个MUON事件的可能性很高，并且可以预期使用新方法将提高MUON事件重建的准确性。通过进一步的分析，我们将评估对MUON衍生背景事件的去除性能的影响，并旨在提高搜索敏感性。