東北大ら,二重ベータ崩壊によるニュートリノ研究成果を発表

東北大学ニュートリノ科学研究センターが東京大学カブリ数物連携宇宙研究機構 (Kavli IPMU) などの国内外の研究機関と連携する国際共同研究グループ「カムランド禅コラボレーション」は,ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊を探索する「カムランド禅」実験における最新の観測結果を公表した(ニュースリリース)。

ニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊の観測はマヨラナニュートリノを証明する最も有力な実験的手法で,現在世界中で激しい競争が繰り広げられている。

ニュートリノ検出器として既に極低放射線環境を実現していた研究グループでは,液体シンチレータ中にキセノンガスを溶かし込むことで,2011年にニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊探索プロジェクト「カムランド禅」を開始した。

2013年には世界最高感度での探索で,マヨラナニュートリノ質量0.3電子ボルトを示唆していた先行実験の主張を否定し,さらに小さな質量領域の探索ではマヨラナニュートリノの発見だけでなくニュートリノ質量の階層構造を決定する可能性もあるため,さらなる研究の進展に注目が集まっていた。

今回の発表の中で研究グループは,キセノンの同位体(キセノン136,136Xe)の半減期測定において以前の競合実験よりも10倍厳しい制限を達成したと発表した。

これまでニュートリノ質量型について3つの可能性が許されていたが,カムランド禅においてマヨラナニュートリノ質量を世界最高感度で検証したことにより,その内の1つである準縮退型が大きく排除された。

今回カムランド禅の実験手法の優位性を示したことで,本年10月開始予定の次期計画「カムランド禅800」,さらに検出器を高性能化する将来計画「カムランド2禅」においてニュートリノの質量階層構造を検証する感度が期待されるとしている。

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