OPERA RUN until 2012
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2008/2009 RUN
Detect the signature of Tau neutrino appearance ( if SK
is right)
2010 RUN
Confirm Tau neutrino appearance (if SK) .
Detect the signature of Electron neutrino appearance (if
θ13 near CHOOZ.)
2011/2012 RUN with anti-neutrino (?)
Electron neutrino event in OPERA
Event in the upstream part
Plate 45
Electron neutrino event in OPERA
SB + volume scan around cs predictions
e-pairs along the track found in the volume
SB reached to 1ry (pl 45).
Event in the downstream part
Plate 10
Electron Neutrino in OPERA
Origin of the intrinsic νe
CUT @ 20GeV
intrinsic νe etc
νμ→νe
Evis spectra Δm223 =2.5 10 -3 eV2
Sin2(2θ13)= 0.14 (CHOOZ limit)
~ 8 oscillated events@1yr RUN
~15 intrinsic events
原子核乾板の長期間特性
長縄直崇
名大F研と富士フイルムで共同開発したOPERAフィルム
原子核乾板上のMIP飛跡
光学顕微鏡(深さ3μmの断層画像)
10cm
12.5cm
π-10GeV/c
断面図
44μm 乳剤層
Electron ~100keV
20μm
205μm プラスティック
感度 35grains/100micron
44μm乳剤層
VIDEO
リフレッシュ処理可能な乳剤の開発
リフレッシュせずに現像
リフレッシュ後に現像
(30度98%R.H.3日)
1936年以来の原子核乳剤の改良
2003.5.26
2004.1.13
2005.3.17
2007.4.25
塗布開始
リフレッシュ開始
初出荷
最終出荷
2003.5.26
2004.1.13
2005.3.17
2007.4.25
塗布開始
リフレッシュ開始
初出荷
最終出荷
273箱
2005.3.17
長期間性能維持の要求
リフレッシュ可能な乳剤の長期間特性
あと3年間は続く。
最長で10年間性能が維持される必要がある。
リフレッシュ可能な乳剤の長期間特性
使用した乾板
最長で10年間性能が維持される必要がある。
原子核乾板の性能とは
荷電粒子への感度
飛跡を構成する
現像銀粒子密度
Grain Density(GD)
GD>30/100μm
~90%の認識効率
フォグ量
Fog Density(FD)
FD<10/1000μm3であることが必要。
~90%の認識効率
FD
10
GD(感度) 30
感度(GD)の長期間特性の評価方法
生産
リフレッシュ
保管
0~8年
MIP照射
現像
リフレッシュ:30℃98% 3日間
保管条件:遮光、20℃、
自然放射能からのシールド(鉛5cm)
宇宙線地下100m(東濃鉱山)
MIP照射:KEK2GeVπ、分子研UVSOR数百MeV e
現像:アスコルビン酸系の現像液、20℃15分現像
GD測定: 光学顕微鏡、肉眼でカウント
3本以上の飛跡、各飛跡840μm以上
100μmに換算。
GD測定
感度(GD)長期間特性 結果
40.0
GD [grains/100 μm]
35.0
30.0
25.0
20.0
15.0
10.0
5.0
0.0
0
2
4
6
8
Years
リフレッシュ+保管
長期的な感度低下は見られない。
OPERAの最長10年間の使用に問題なし。
フォグ量(FD)の長期間特性の評価方法
生産
リフレッシュ
保管
0~8年
現像
FD測定
保管、現像条件:感度の試験と同じ
FD測定:23700μm3内の飛跡と無関係な現像銀粒子を
肉眼でカウント、1000μm3に換算。
フォグ量(FD)長期間特性 結果
3
FD [grains/1000μm ]
10.0
8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
0
5
10
15
20
25
30
35
Years
リフレッシュ+保管
OPERAの最長10年間の使用に問題なし。
8年後のリフレッシュの消去能力
生産
リフレッシュ
保管8年
照射
リフレッシュ
1~3日
現像
GD測定
8年後のリフレッシュ消去能力
40
Just
after production
製造→リフレッシュ
A(8Y)
製造→8年保管→リフレッシュ
35
B(8Y)
製造→リフレッシュ→8年保管→リフレッシュ
G.D.[grains/100μm]
30
25
20
15
10
5
0
0
0.5
1
1.5
2
Refreshing period [Days]
2.5
3
リフレッシュ3日間で生産直後のリフレッシュと同等に消える。
8年後にリフレッシュをした後の感度、フォグ量
Refresh
Refresh
GD
FD
製造
○
8年間保存
-
34.6±0.9
4.5±0.4
製造
○
8年間保存
○
34.8±1.0
3.8±0.4
8年後のリフレッシュの前後で、感度(GD)の減少、
フォグ量(FD)の増加なし。
OPERAの原子核乾板を8年後にリフレッシュして
再利用することが可能。
チャームペンタクォークの研究
中性子モニター
γ線望遠鏡
ミューオンラジオグラフィー
二重β崩壊探索
低放射線バックグラウンド/超高位置分解能
原子核乳剤の開発
目的
• カリウムを含まない乳剤 → 二重ベーター崩壊
• 高位置分解能乳剤 → 暗黒物質の方向性検出
γ線望遠鏡他
体制
• 富士フィルムと同型の乳剤製造装置 (3月)
• 富士フィルムのOB(OPERAフィルムの開発者)
KBr→NaBr
AgNO3
AgBr微結晶
最新鋭 写真乳剤/原子核乳剤 仕込装置(概要)
High resolution emulsion
(Nano Imaging Tracker:NIT)
normal emulsion(OPERA emulsion)
NIT
200nm
size 200±16 nm
density 2.8g/cc →VAgBr : Vgel = 3 : 7
↓
2.3 grains/μm
size 40±9 nm
density 2.8g/cc →VAgBr : Vgel = 3 : 7
↓
11 grains/μm
5times high resolution
SEM image
Kr3+ 1200km/s (600keV)
Track data
600keV Kr
600 nm
Kr+ 680km/s (200keV)
200keV Kr
200 nm
NIT can detect tracks recoiled by WIMPs!
M.Natsume et al. NIM A
575(2007) 439
Directional detection of WIMP by Nuclear Emulsion.
Nuclear Emulsion: density 3g/cm3 ⇒Easy to realize large mass detector
WIMP wind
WIMP wind
WIMP
Ag,Br , C,N,O… recoil track
Mount on Equatorial telescope
⇒keep the detector direction to the WIMP
wind.
WIMP mass 100GeV
Br recoil
Eth >100keV
cosθ
原子核乾板のWIMPに対する感度 (20nm AgBr)
WIMPs 反応レート 1 counts/(1000kg year) limit
飛程 閾値
200nm
100nm
XENON 10
CDMS2
50nm
XMASS
乾板
DAMA領域は1kg×1年でカバー
微粒子化が不
可欠
Swell the low velocity ion tracks recorded in the
NIT
ph treatment + glycerin treatment ⇒Larger swelling (possible to 10 timesl)
Pouring of emulsion
Kr ion exposure
NIT
dry
Swell technique of NIT emulsion
Kr ion
swell
10 timers
X,Y 2times
Expected range ~ μm order
Range ~100nm order
optical microscope
1mm
slice
200keV
400keV
600keV
No exposure
Random fog
(just one point)
T.Naka et al. Nucl. Inst. Meth. A 581(2007) 761
600keV Kr 3D image of optical microscope
次期高速読み出しシステム
高解像度
ステッパー型レンズ
モザイクイメージセンサー
FOV of SUTS
FOV of New Scanning
System
対角5mm
原子核乾板
ステージ
http://www.tochigi-nikon.co.jp/technology/stepper/structure/index.htm より
Evolution of the Scanning Power
Speed in cm2/h
6000
10000
1000
72
100
10
1
1
0 .0 8 2
0.1
0.01
0.001
0 .0 0 3
TS(TTL)
NTS(CPLD)
UTS(FPGA) SUTS(FPGA)NEW(GPGPU?)
超微粒子原子核乾板= ダークマター望遠鏡
ダウンロード

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