科学研究費補助金 基盤研究（C） 24540295
科学研究費補助金 新学術領域研究 24104501

ジルコニウム９６を用いたニュートリノを放出しない２重ベータ崩
壊事象の探索実験 Ⅰ
日本物理学会 ２０１２年秋季大会
京都産業大学２０１２年９月１１日
宮城教育大学 福田善之、ナリンゲルラ、中川貴仁、三好 直哉、村松 隆
東京大学宇宙線研究所 森山茂栄
福井大学工学部 小川泉

Neutrinoless double beta decay[T1/20n(0+ ->0+)]-1 =G0n(E0,Z)|M0n|2<mn>2
T1/2~a(Mt/DEB) a: abundance M: masst: meas.time DE: energy res. B: BG rate

Requirement :Low BG, Large target mass, Highenergy resolution
2012年9月11日

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2Neutrinoless double beta decay using
liquid scintillator
 Experimental limits Requirement forfor neutrino mass

<mn>~10meV high energy

resolution
4%@2.5MeV low background rate
0.01count kg-1 y-1
 ton scale of target
Liq. Scintillator is easy to scale up target volume
2012年9月11日

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Synthesize zirconium complex for
resolving liquid scintillator
 Zirconium complex

 Advantage

with β diketon

 good solubility(over 10wt.%) for
Anisole (PhOMe) Stable and cheep Disadvantage
 Low scintillation

light yield
Zirconium Acetyl Acetone
2012年9月11日

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What’s problem
 Absorption spectra ofIn(acac)3 (indium
acetyl acetone) wasoverlapped with theemission spectra from
Anisole （Chem. Phys.
Lett., 435(2007), 252)
Same overlap of the emission and theabsorption spectrum would be occurred
even if different metal (Zr) was used.
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Absorption spectra of Zr(acac)4
 The emisson spectra ofanisole was observed
around 295nm.
 The absorption spectraZr(acac)4 was observed
around 270nm.

Same problem due tosmall scintillation lightyield could be expected.
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How to expect the light yield Assuming to samecross section for lightLight yield = L0 ×
Nppo
Nppo + NZr(acac)4
L0 : Light yield of
anisole +PPO+POPOP
Nppo and NZr(acac)4 :No. of molecular of
PPO and Zr(acac)4
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Variance of Light yield (137Cs) vsconcentration of Zr(acac)4

2012年9月11日

concentrationof Zr(acac)4ObservedchannelExpectedchannel

0 mg

2450

2450

50mg

1800

1997

100mg

1400

1687

200mg

950

1284

300mg

650

1038

500mg

300750

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Variance of Light yield (60Co) vsconcentration of Zr(acac)4

2012年9月11日

concentrationof Zr(acac)4Observedchannel

Expectedchannel

0 mg

3850

3850

50mg

3175

3138

100mg

2800

2651

200mg

2000

2018

300mg

1600

1613

500mg

9001178

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Next step Move absorption peak

to shorter wave length How to do it?

substituent groups

Courtesy of Prof. Y.Kowada (HyogoUniversity of Education)
http://www.hi-ho.ne.jp/hosomi/sotsuron
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Variance of absorbance peak forseveral substituent groups Measured

 Expected absorbanceabsorbance peaks forseveral substituent
groups2012年9月11日

peak for several
substituent groups

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Zr b-diketon complex introducing
substituent groups
MeCOCH2COOPr-Zr
complex

MeCOCH2COOEt-Zr
complex

Now synthesizing…
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Conclusion
 Confirm huge solubility for Zr(acac)4 in

Anisole. (>~10wt.%)
 Observed weaker scintillation light yield as
proportional to the concentration ofZr(acac)4 due to overlap of the absorbanceof Zr(acac)4 and the emission of anisole.
 Introduce -OC3H7 or -OC2H5 substituent
groups for Zr(acac)4 to shorten wave
length for absorbance peak. (nowsynthesizing…)
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Another developments
 Synthesize Zr-ODZ

complex• large Quantum Yield : ~0.8

large light yield expected• Emission WL: ~ 450nm

PMT sensitive
Now synthesizing… • unknown solubility?
• Best solvent : PhCN ?
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予備2012年9月11日

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