次世代半導体コンプトンカメラで革新するMeVガンマ線宇宙・素粒子・原子物理学

下一代半导体康普顿相机彻底改变了 MeV 伽马射线空间、基本粒子和原子物理学

• 批准号: 20H00153
• 负责人: 高橋 忠幸
• 金额: $ 27.87万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00153/
• 关键词: ガンマ線天文学; コンプトンカメラ; ダークマター; 多価イオン; ガンマ線偏光; 多価重イオン

高橋、渡辺は将来のMeVガンマ線観測に向けて電子飛跡追跡型のSi/CdTeコンプトンカメラの開発を進めた。電子の飛跡情報を用いることでより高い感度を得ることを目的に我々が開発したCMOSリードアウトICと両面型Si検出器とを接合したハイプリッド型センサーを用いて電子飛跡を取得し、電子の入射点と散乱方向を求めるアルゴリズムを開発した。これに2mm厚のCdTe両面ストリップ検出器（CdTe DSD）を組み合わせたSi/CdTeコンプトンカメラによる試験を行い、電子飛跡の情報を用いてバックグランドを低減可能なことを示した。CdTe DSDにおいて, 60ミクロン以下のサブストリップ位置分解能をえるための研究として様々なギャップを持つ検出器を試作し, 実験を行なった。高橋、内山はブラックホール天体などの高エネルギー天体に関してX線天文衛星やH.E.S.S.チェレンコフ望遠鏡のデータ解析を進めた。松本は弱電荷を持つ暗黒物質の研究を発展させた。特に、弱電荷を持つ熱的暗黒物質として、そのスピンが半整数である候補がこれまで精力的に議論されてきたが、今回は、そのスピンが整数、とくにスカラー粒子の場合について、包括的に研究を行った。その結果、フェルミオン暗黒物質との類似がある一方、その探査において、ガンマ線観測を用いた間接探査と共に地下実験における直接探査が重要な役割を果たすことを明らかにした。松本、Meilaは、近い将来のCOSI探査における暗黒物質探査の感度についての評価を行い、粒子暗黒物質の間接検出に関するSnowmass report（米国）に採用された。高橋、松本、MeliaはCOSI衛星プロジェクトにおけるNew Ideas Scienceグループの共同リーダーとして、COSIの感度を考慮した上で、MeVガンマ線を放出するような暗黒物質の探索戦略をたてる作業を進めた。

Takahashi, Watanabe, and the Future of MeV Line Measurement: Progress in the Development of Si/CdTe Line Measurement Systems for Electron Tracking The electron trace information can be obtained by using CMOS chip and Si chip. The electron trace information can be obtained by using CMOS chip and Si chip. The electron incident point can be obtained by using CMOS chip and Si chip. The CdTe DSD (CdTe DSD) is a 2mm thick Si/CdTe DSD device. It can be used to reduce the possibility of electronic flight. CdTe DSD can be used for the study of the position decomposition of CdTe particles below 60 ° C. Takahashi, Uchiyama, and other celestial bodies are involved in the analysis of X-ray astronomical satellites and H.E.S. telescopes Matsumoto's research on weak charge and dark matter has been developed. Special, weak charge to maintain the heat of the dark matter, including the study of the case of particles, including the study of the candidate for the energy The results of this investigation are similar to those of the dark matter. The results of this investigation are similar to those of the direct investigation. Matsumoto, Meila, and in the near future COSI investigations, the sensitivity of dark matter detection, evaluation, and indirect detection of particle dark matter were adopted in the Snowmass report (USA). Takahashi, Matsumoto, Melia COSI Satellite Launch Plan, New Ideas Science Launch Plan, COSI Sensitivity Plan, MeV Launch Plan, Dark Matter Exploration Plan

项目成果

Exploring Magnetic Energy Release in Solar Flares from High-Resolution Observation with Photon-Counting X-ray Detectors

通过光子计数 X 射线探测器的高分辨率观测探索太阳耀斑中磁能的释放

• 发表时间: 2021
• 作者: 尾崎 典雅 ,佐藤 友子 ;瀬戸 雄介 ;新田 蒼真 ;片桐健登 ,中村 浩隆 ,佐野 孝好 ,兒玉 了祐 ,奥地 拓生 ,宮西 宏併 ;末田 敬一 ;冨樫 格 ;犬伏 雄一 ;籔内 俊毅 ;矢橋 牧名 ;大村 訓;長澤 俊作
• 通讯作者: 長澤 俊作

Snowmass2021 Cosmic Frontier: The landscape of cosmic-ray and high-energy photon probes of particle dark matter

• 发表时间: 2022-03
• 作者: T. Aramaki;M. Boezio;J. Buckley;E. Bulbul;P. Doetinchem;F. Donato;J. P. Harding;C. Karwin;J. Kumar;R. K. Leane;S. Matsumoto;J. McEnry;Tom Melia;K. Perez;S. Profumo;D. Salazar-Gallegos;A. Strong;B. Roach;M. Sánchez-Conde;T. Shutt;A. Takada;T. Tanimori;J. Tomsick;Yusuke Watanabe;David A. Williams

Dark matter detection @ future lepton colliders

暗物质探测@未来的轻子对撞机

• 发表时间: 2020
• 作者: Kakizaki Mitsuru;Ogata Masahito;Seto Osamu;Yasuhiro Nakajima;潘 晟;Toshiyuki Iwamoto;R. Horiuchi;Shigeki Matsumoto
• 通讯作者: Shigeki Matsumoto

Multiphonon excitations from dark matter scattering in crystals

晶体中暗物质散射的多声子激发

• DOI: 10.1103/physrevd.101.036006
• 发表时间: 2020
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Campbell-Deem Brian;Cox Peter;Knapen Simon;Lin Tongyan;Melia Tom
• 通讯作者: Melia Tom

Weak-charged WIMPs and Role of near-future direct detection experiments

弱电荷 WIMP 和近期直接探测实验的作用

• 发表时间: 2021
• 作者: Shigeki Matsumoto