Migdal effect observation with position-sensitive gaseous detectors

使用位置敏感气体探测器观察 Migdal 效应

• 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

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。

The direct exploration of dark matter is carried out in the presence of a two-phase liquid detector with a mass limit of more than 10GeV. In 2019, the sensitivity of low-mass dark matter exploration at 1 GeV was extended. This is a theoretical calculation of the phenomenon. In the future, it is necessary to explore and explore the low-mass dark matter in the detector. We have developed our own technology based on the position sensor detector "TPC" to detect the possibility of detecting the spatial information of the characteristics of the individual results. This proposal is based on the calculation and preliminary measurement of the results. The position sensor at the angle of 30cm is necessary to detect the "TPC". In 2022, the production preparation of the 30cm angle machine and the production of the 30 cm angle uPIC were completed. Production of 30cm angle detector TPC to enable industrial technology research institute in the application of test, test environment, detector action, nuclear rebound detection ability evaluation At the same time, the origin of substances in the environment of the central part of the central part The results of this study are as follows: in 2023, the improvement of TPC will be carried out, and the results of the study will be tested in the middle of the study. XENON has achieved the first results of its dark matter exploration. The author of this article is interested in the development of various dark matter theories.

项目成果

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）

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

• 发表时间: 2023
• 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

• 发表时间: 2023
• 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

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

• 发表时间: 2021
• 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

ミグダル効果観測のためのガスTPCにおけるDAQ開発

气体 TPC 中用于 Migdal 效应观察的 DAQ 开发

• 发表时间: 2022
• 作者: 濱田悠斗