博士・修士 論文発表会 2022
修士課程２年: 浅見 祥宏 (KamLAND)

• Feb. 22, 2022
• 研究成果

修士課程２年: 浅見 祥宏 (KamLAND)   発表：２０２２年１月３１日

『KamLAND2実験に向けたソフトウェアトリガー研究開発』

論文概要

ニュートリノ振動の発見でニュートリノが質量を持つことが明らかとなり、ニュートリノがマヨラナ性を持つ可能性が浮上してきた。ニュートリノがマヨラナ粒子であることを現実的に示す唯一の方法が、ニュートリノを伴わない2重ベータ崩壊探索である。KamLANDでは、液体シンチレータを用いて、2重ベータ崩壊核である¹³⁶Xeのニュートリノを伴わない2重ベータ崩壊の検出を目指すKamLAND-Zen800実験が現在進行中である。 現在、エネルギー分解能の向上や背景事象の低減を狙うKamLAND2実験が計画されている。

これに伴い、新たなデータ収集システム(DAQ)が開発中である。新型DAQシステムは、生産終了となった修理部品への対応やミューオン事象後の長時間波形取得、超新星爆発事象の全検出などを目的としている。これら目的の達成を可能とするために、RFSoCを使用した新型フロントエンド回路(FEE)や、コンピュータを用いてソフトウェア的に物理事象判定を行うソフトウェアトリガーの導入を予定している。 ソフトウェアトリガーは従来使用されてきたハードウェアトリガーよりも複雑なトリガーロジックを実装することが可能である。 FEEから送られてくるPMTの位置情報やヒット時間、電荷などの情報を取得し、位置に依存したトリガーしきい値を設けることができる。

本研究ではKamLAND-Zen800実験に先行導入するに当たり、KamLAND初となるソフトウェアトリガーの現行トリガーからの優位性及び、現実的な処理速度で解析を行えるかの検証を行った。優位性の確認では位置依存のトリガーしきい値を設けることによって、検出器外側の背景事象のトリガーレートを変えることなく、中心部の0.3MeV以下の低エネルギー事象検出率を向上させることができることを確認した。 処理速度では、想定データサイズに対して十分処理可能な高速な処理速度を実現できていることが確認できた。