次世代のニュートリノ・核子崩壊実験や暗黒物質探索のための検出器

原理

○　TPC(Time Projection Chamber)電離電子を電場によりドリフトさせ電気信号として読みだす
　　ー読み出し位置+ドリフト時間による3D再構成

○　優れた飛跡再構成能力
　　ー粒子識別
　　ーエネルギー分解能

○　物理によっては、10万トン液体アルゴン検出器で50万トン水検出器に匹敵する物理感度を達成可能。

○　非常に高純度 < 0.1 ppbの液体アルゴンが必要
　　ー市販の液体アルゴンの純度　〜1ppm

液体アルゴン　密度: 1.4 g/cm3

　　　　　　　沸点: -189℃

検出器概念

期待される物理信号（シュミレーション）

p → eπ0 陽子崩壊 　　

Ｖμ電荷カレント事象

Ｖe電荷カレント事象

　　p → Kν 陽子崩壊
　　荷電K中間子 の直接検出

ドリフト信号の減衰

•液体アルゴン中の不純物により、電離電子が吸収
–Electronegative: 酸素等
–電子の寿命 は不純物濃度に反比例
–0.3ms@1ppb

•電子のドリフト速度
–気体アルゴンに比べ遅い
–電場とともに増加
–1 m/ms @ 300V/cm
–2 m/ms @ 1 kV/cm

•10cmドリフトさせるには
–1kV/cmの電場 → 10 kV HV
–ドリフト時間: 50μs →純度 6ppb

•20m ドリフトさせるには
–1kV/cmの電場 →2MV
–ドリフト時間: 10ms →純度 30 ppt

•高純度および高電場の達成
–検出器開発の最大の課題