Migdal effect observation with position-sensitive gaseous detectors

使用位置敏感气体探测器观察 Migdal 效应

基本信息

批准号：
21H04471
负责人：
身内賢太朗
金额：
$ 26.96万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04471/
关键词：
ミグダル効果暗黒物質ガス検出器 TPC 原子核反跳マイクロTPC

项目摘要

暗黒物質の直接探索実験は、2相式液体キセノンを用いた大質量検出器が数10GeV以上の質量で制限を更新してきた。さらに2019年には、「ミダル効果」を用いることで、1GeV程度の低質量暗黒物質まで探索感度を伸ばした。ここで、ミグダル効果は理論的に計算されているが、実験的には未観測の現象である。つまり、今後キセノン検出器で低質量暗黒物質の探索、場合によっては発見の主張を行うためには、ミグダル効果の実証が必要不可欠となる。我々は独自の技術に基づく位置有感ガス検出器「マイクロTPC」を用いることで、ミグダル効果に特徴的な空間的情報を検出可能であることを考案、中性子照射実験によってミグダル効果の観測について具体的なバックグラウンドを考慮した計算を行った。本提案では、この計算に基づいて、ミグダル効果の初観測を目指す。ミグダル効果を観測するために、30cm角の位置有感ガス検出器「マイクロTPC」が必要である。2022年度には、30cm角実機の製作準備として30cm角のuPICを製作した。製作した30cm角のマイクロTPCを使って産業技術総合研究所の中性子ビームを用いた試験を行い、ビーム環境下での検出器動作、原子核反跳の検出能力を評価した。同時に、分担者の中村を中心として、シンチレータによるビーム環境下の物質起源のバックグラウンド(BG)測定を行った。これら結果を活かして、2023年度にマイクロTPCの改良を行い、ミグダル効果観測に向けた中性子ビーム試験を行う。XENON実験では、分担者の風間を中心として、XENONnT実験での暗黒物質探索をすすめ暗黒物質探索についての最初の結果を発表した。分担者の伊部はミグダル効果を含んだ各種暗黒物質理論を進めた。

在直接的暗物质搜索实验中，使用两相液体氙气的大质量探测器已使用数十万GEV或更多的质量更新了限制。此外，在2019年，通过使用“中间效应”，搜索灵敏度增加到低质量暗物质约为1 GEV。在这里，Migdal效应是从理论上计算的，但是在实验上，它是一种未观察到的现象。换句话说，要证明Migdal效应以寻找低质量的暗物质，并且在某些情况下，将来可以使用Xenon探测器进行发现。我们设计的是，通过使用对位置敏感的气体检测器“ Micro TPC”（基于我们自己的技术），可以检测到Migdal效应的空间信息特征，并且我们执行了通过中子辐射实验观察到Migdal效应的特定背景的计算。该提案旨在基于此计算首先观察Migdal效应。需要30厘米角度传感气体检测器“微TPC”才能观察到Migdal效应。在2022年，我们生产了30厘米的平方UPIC，以准备生产30厘米平方的实际机器。该测试是使用国家晚期工业科学和技术研究所使用中性束进行的，使用制造的30厘米平方微型TPC评估检测器的操作以及在梁环境中检测核后坐力的能力。同时，使用闪烁体测量了梁环境中物质起源的背景（BG），主要重点是共享成员中村。利用这些结果，将在2023年改善微型TPC，并将进行中子束测试以观察Migdal效应。在Xenon实验中，Kazama（共享者）在Xenonnt实验中促进了对暗物质的搜索，并在暗物质搜索中提出了第一个结果。共享者IBE提出了各种暗物质理论，包括Migdal效应。

项目成果

期刊论文数量（64）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ガス検出器を用いたミグダル効果観測のための背景事象の見積もり

使用气体探测器估计 Migdal 效应观测的背景事件

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kenji Ishikawa;Ryo Arita;Takamasa Okumura;Pankaj Attri;Kazunori Koga;Ryoya Sato;Hayate Tanaka;Masaya Hiromatsu;Kayo Matsuo;Daisuke Yamashita;Kunihiro Kamataki;Naho Itagaki;Masaru Hori;and Masaharu Shiratani;金崎奎
通讯作者：
金崎奎

グランサッソ国立研究所/INFNボローニャ/ボローニャ大学(イタリア)

格兰萨索国家研究所/INFN 博洛尼亚/博洛尼亚大学（意大利）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

NEWAGE実験73：大型ガスTPCのためのモジュール型検出器の動作実験

NEWAGE实验73：大型气体TPC模块化探测器运行实验

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
礒部駆;中村隆司;近藤洋介他;大藤瑞乃
通讯作者：
大藤瑞乃

ミグダル効果観測へ向けたアルゴンガス検出器の中性子ビーム試験結果

米格达尔效应观测用氩气探测器中子束测试结果

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
C. W. Chuang ;T. Kawakami;Y. Saruta;T. Kato;K. Sugawara;K. Nakayama;S. Souma;M. Kitamura;K. Horiba;H. Kumigashira;A. Chainani;T. Takahashi;and T. Sato;小林雅俊;Kensuke Homma et al.;市來淨與;T. K. Sako;Satoshi Hamaguchi;金﨑奎
通讯作者：
金﨑奎

Emission of single and few electrons in XENON1T and limits on light dark matter