私たちSakura Particlesは大型加速器CERNでのビーム実験提案ができるBeamline for Schools 2024で採択され、2024年9月からGeVエネルギーのミュオンビームを用いて検出器のテスト実験を行う予定です。

実験概要

開発したのは「手作りの宇宙線イメージング検出器」です。宇宙から降り注ぐ高エネルギーのミュー粒子を使って地球上の大型構造物の内部を透視する技術「ミュオグラフィ¹」への応用を目標にしています。一方、ミュオグラフィに用いる検出器は大型で高価なものが多いという課題がありました。その中で、中高生でも組み立て可能な簡易宇宙線イメージング装置をつくりたい、というのが目的になります。

図1はイメージング検出器の内部です。1 cm立方のCsIシンチレータがケース上で2次元アレイ上に並べられています。このケースの上下左右の４箇所にSiPM（シリコン光電子増倍管）という光センサーがあり、 これでシンチレータアレイから発せられた光を検出します。ミュオンがこのブロックの任意の位置に放射線が通過すると、そのブロックが発光します。その光は隣接するブロックを介して上下左右のSiPMで検出されます。ブロックを通過する事に光は減衰するため、近いSiPMには大きな出力が、遠くSiPMには小さな出力が得られることになります。この光量比率から２次元的に位置を再構成することで放射線の位置を特定することができます。

この検出器は高エネルギー加速器研究機構　PF-ARテストビームラインの電子ビームにおいてテストを行い、ビームの位置をとらえられているということが分かりました。さらに、大型加速器CERNでのビーム実験提案ができるBeamline for Schoolsにおいてで私たちSakura Particlesは採択され、2024年9月からGeVエネルギーのミュオンビームを用いて検出器のテスト実験を行う予定です。

進捗

• 
  CERN滞在16日目(最終日) & まとめ10月 9, 2024
  ついに滞在最終日となりました。朝6時過ぎに、サポートサイエンティストのMartinの案内のもとCERNを後にし… 続きを読む: CERN滞在16日目(最終日) & まとめ
• 
  CERN滞在15日目10月 9, 2024
  こんにちは。実験の最終日やら、最終プレゼンの準備やらで、生徒たちがてんやわんやしているので、本日はコーチの河野… 続きを読む: CERN滞在15日目
• 
  CERN滞在14日目10月 8, 2024
  こんにちは、松下です。少し遅くなりましたが、CERN滞在14日目の記録になります。 いよいよ帰国の時が近づいて… 続きを読む: CERN滞在14日目
• 
  CERN滞在13日目10月 7, 2024
  今日もいつもの朝のミーティングからスタートしました。 その後、山本教授の解説のもと、AMSとCCCツアーをしま… 続きを読む: CERN滞在13日目
• 
  CERN滞在12日目9月 23, 2024
  今日は、午後がビームのスケジュールでした。 朝はいつも通り、DESYとのミーティングからスタート。 昨日のジュ… 続きを読む: CERN滞在12日目
• 
  CERN滞在11日目!!9月 23, 2024
  今日は、デイオフだったので、ジュネーブ市内を観光してきました。 まずは、いつものように朝一番でDESYとのミー… 続きを読む: CERN滞在11日目!!

研究計画案

1. ミュオグラフィは近年注目されている大型構造物のイメージング手法で、宇宙線ミュオンが構造物を通過する際の透過度から構造体の内部を透視します。これまでクフ王のピラミッドの隠し部屋の発見など様々な分野で応用されています ↩︎