ニュートリノ反応モデルの精密検証に向けた超高精細シンチレーション検出器の開発

开发超高清闪烁探测器精确验证中微子反应模型

基本信息

批准号：
22K03665
负责人：
松原綱之
金额：
$ 2.66万
依托单位：
High Energy Accelerator Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、加速器を用いた長基線ニュートリノ振動実験でのCP位相の精密測定における、将来のニュートリノ反応モデルの精密検証に向けて、大型化可能な高精細シンチレーション検出器の開発を行っている。従来の検出器では大型化と高精細化を両立することは困難であったが、現在建設中の改良型T2K前置検出器での経験をもとに、その両立を可能とする独自構造の検出器を発案した。検出器の基幹部には新しい構造を持つプラスチックシンチレータプレートを使用する。本年度はまず、十分な精細度と大型化可能な構造を持つプレートの厚みや溝の配置などの形状を決定することで、プレート詳細設計を完了した。その後、射出成形による量産可能性の検証に先立って構造を最適化するため、機械加工によるシンチレータプレート試作品の製造を行った。完成したプレートは期待通りの形状を持っており、プレートを平面方向に整列、また垂直方向に積層することで、高解像度を保ったまま大型化できることを確認した。これらの成果によって、従来のシンチレーション検出器より容易かつ堅牢に組み立てることができ、また読み出しチャンネルを少なくしてコストを抑えることができる検出器構造の実現可能性を示した。今後の課題はその性能確認である。プラスチックシンチレータプレートからのシンチレーション光を光検出器まで導くための波長変換ファイバー、その光を読み出すための光検出器および読み出し回路など、試作したプレートが期待された性能を持っているかどうかを確かめるための性能評価システムの準備を進めている。

在这项研究中，我们正在开发一种高清闪烁探测器，它可以按比例放大，用于精确验证未来中微子反应模型，以便在使用加速器的长基线中微子振荡实验中精确测量 CP 相位。传统探测器很难同时实现大尺寸和高清晰度，但根据目前正在建设的改进型T2K前置探测器的经验，我们开发了一种独特的结构，可以发明一种探测器。探测器的核心采用了新型结构的塑料闪烁体板。今年，我们首先完成了板材的详细设计，确定了板材的厚度、沟槽排列方式等形状，具有足够的精度和可以做得更大的结构。随后，通过机械加工制造了闪烁体板原型，以优化结构，然后验证注射成型批量生产的可行性。完成的板具有预期的形状，并且证实通过水平对齐板并垂直堆叠它们，可以在保持高分辨率的同时增加尺寸。这些结果证明了探测器结构的可行性，该探测器结构比传统闪烁探测器可以更容易、更坚固地组装，并且可以通过更少的读出通道来降低成本。未来的挑战是确认其性能。为了确认原型板是否具有预期的性能，我们安装了波长转换光纤将闪烁光从塑料闪烁体板引导到光电探测器、光电探测器和读出光的读出电路等。我们目前正在准备绩效评估体系。