チェレンコフカウンターの開発

　一般的に宇宙線μ粒子や荷電粒子加速器のビームなどを用いて素粒子実験用検出器のテストを行う際には、トリガーカウンターが必ず必要になります。その際、一般的にはプラスチックシンチレーターを用いたシンチレーションカウンターが使われます。プラスチックシンチレーターとはポリスチレンなどのプラスチックに特殊な蛍光物質を混ぜ込んだもので、高エネルギーの荷電粒子が通過するとシンチレーション光という光を放出します。下の図のように荷電粒子加速器のビームや宇宙線μ粒子がトリガーカウンターと開発中の素粒子検出器を通過したときに、素粒子検出器の上下に１つずつ設置されたトリガーカウンターから信号が出ます。それと同時に、開発中の素粒子検出器からも信号が出ればこの素粒子検出器は正常に機能していることがわかります。

本研究ではトリガーカウンターの低コスト化を目指し、プラスチックシンチレーターを用いたシンチレーションカウンターの代わりに、もっと安価な素材である普通のアクリル樹脂を用いて作ることができるチェレンコフカウンターの開発と性能評価を行っています。下の写真にプラスチックシンチレーターとホームセンターで購入した普通の透明アクリル樹脂が写っています。

（上）プラスチックシンチレーター　（下）アクリル樹脂

荷電粒子がアクリルのような誘電体の中を、その誘電体内の光速度より速い速度で通過するとき、チェレンコフ光と呼ばれる光を放射します。（誘電体の屈折率をn、真空中の光の速度をc とすると、誘電体内の光速度はc /nです。） チェレンコフカウンターとは、シンチレーション光ではなく、このチェレンコフ光を利用して荷電粒子を検出することができる検出器のことです。