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OPERA RUN until 2012 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 GD [grains/100 μm] 40.0 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