陰イオンガス三次元飛跡検出器を用いた方向に感度を持つ暗黒物質探索実験

负离子气体三维径迹探测器定向灵敏度暗物质搜索实验

• 批准号: 19J20376
• 负责人: 石浦 宏尚
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J20376/
• 关键词: 暗黒物質; マイクロパターンガス検出器; 低放射能技術; ラドン; MPGD; 暗黒物質直接探索; ガス検出器; 飛跡検出器

暗黒物質による信号の季節変動を検出するという従来手法に比べ、より確実な探索手法である「到来方向に感度を持つ手法」で暗黒物質を探索するために、低バックグラウンドマイクロパターンガス検出器開発と陰イオンガスTPC開発を行った。低バックグラウンドマイクロパターンガス検出器の開発では、暗黒物質によって反跳させられた原子核飛跡の2次元イメージングに用いているガス検出器μ-PICの低放射能化の実証およびガス検出器としての性能評価を行った。４０ｃｍ角のサンプルを測定できるラドン計を今回新たに神戸大学で構築および較正し、３０ｃｍ角検出器μ-PICからのラドン放出量評価方法の確立および製作した試作μ-PICの性能評価を行った。バックグラウンド源となるラドン放出量が従来のμ-PICに比べて１４分の１以下へ低減したことを検証し、またガス検出器としての性能が暗黒物質探索に十分であることを確認した。また、複数種の陰イオンの到達時間差とドリフト速度から、事象の絶対位置を決定することで検出器表面由来のアルファ線などの事象を除去して低バックグラウンドを目指す大型陰イオンガスTPC開発についても行った。以前より取り組んできた、検出器の長期運用に欠かせない環境モニタリング系の拡充を含めた技術開発、およびガス循環系にラドンバックグラウンド測定用の小型のラドン計を較正かつ組み込むための準備を主に行った。これにより、ラドン量についてもモニタリングしながら測定を行うことが可能となった。この大型陰イオンガスTPCでは複数枚のガス検出器を使うことを想定しているため、検出器表面だけでなくラドン由来のバックグラウンドに対しても低バックグラウンドな大型陰イオンガスTPCを低ラドンバックグラウンド化したマイクロパターンガス検出器を導入することで実現し、暗黒物質探索実験を行うことが今後期待できる。

为了使用一种更可靠的搜索技术来搜索暗物质，称为“一种对到达方向敏感的方法”，这是一种比检测由暗物质引起的信号季节性变化的传统方法更可靠的搜索技术，我们开发了低背景微型平地气体检测器和阴离子气体TPC。在低背景微图案气体检测器的开发中，我们证明了气体检测器μ-PIC的低放射性，该探测器μ-PIC用于二维核轨迹的核跟踪成像，并评估了气体检测器的性能。在科比大学（Kobe University）新构建和校准了能够测量40 cm平方样品的ra仪，并建立了一种评估30 cm平方检测器μ-PIC的rad射发射量的方法，并评估了原型μ-PIC的性能。我们已经验证了ra发射的量（是背景源）已减少到常规μ-PIC的四分之一，并且还证实了气体探测器的性能足以寻找暗物质。我们还开发了一种大型阴离子TPC，旨在通过从到达的时间差和多种类型阴离子的漂移速度中确定事件的绝对位置来达到低背景，从而消除了从检测器表面的Alpha射线等事件。我们主要开发的技术，包括扩展环境监测系统，这对于探测器的长期操作至关重要，并准备校准和纳入用于ra的小仪表以进行ra仪背景测量，这是我们已经进行了一段时间了。这使得在监视ra的量时可以执行测量。由于这种大型阴离子气体TPC旨在使用多个气体探测器，因此可以通过引入使用一个大型阴离子气体TPC引入微型图案气体检测器来实现，该探测器使用大型阴离子气体TPC，该探测器不仅在探测器的表面上，而且在rad的背景上，而且可以从rad子中得出，并且可以预期将来会在未来进行暗物质搜索实验。

项目成果

方向に感度を持つ暗黒物質探索実験NEWAGEのための低バックグラウンドμ-PIC開発

开发用于定向敏感暗物质搜索实验的低背景μ-PIC NEWAGE

• 发表时间: 2021
• 作者: Y. Gong;Y. Otomo;H. Igarashi;大友 佳嗣，五十嵐 一;大友 佳嗣，五十嵐 一;大友 佳嗣，五十嵐 一;山野弘樹;Hiroki YAMANO;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;Hiroki YAMANO;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;Hiroki YAMANO;山野弘樹;Hiroki YAMANO;Hiroki YAMANO;Hiroki YAMANO;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;石浦宏尚;石浦宏尚
• 通讯作者: 石浦宏尚

NEWAGE実験67：方向に感度を持つ暗黒物質探索実験の内部BG低減を目指した低BGμ-PIC開発

NEWAGE实验67：开发低BGμ-PIC，旨在减少方向敏感暗物质搜索实验中的内部BG

• 发表时间: 2021
• 作者: Y. Gong;Y. Otomo;H. Igarashi;大友 佳嗣，五十嵐 一;大友 佳嗣，五十嵐 一;大友 佳嗣，五十嵐 一;山野弘樹;Hiroki YAMANO;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;Hiroki YAMANO;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;Hiroki YAMANO;山野弘樹;Hiroki YAMANO;Hiroki YAMANO;Hiroki YAMANO;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;石浦宏尚;石浦宏尚;石浦宏尚
• 通讯作者: 石浦宏尚

低バックグラウンドμ-PIC開発

低背景μ-PIC开发

• 发表时间: 2020
• 作者: Y. Gong;Y. Otomo;H. Igarashi;大友 佳嗣，五十嵐 一;大友 佳嗣，五十嵐 一;大友 佳嗣，五十嵐 一;山野弘樹;Hiroki YAMANO;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;Hiroki YAMANO;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;Hiroki YAMANO;山野弘樹;Hiroki YAMANO;Hiroki YAMANO;Hiroki YAMANO;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;石浦宏尚;石浦宏尚;石浦宏尚;石浦宏尚;石浦宏尚;石浦宏尚;石浦宏尚
• 通讯作者: 石浦宏尚

NEWAGE実験55：陰イオンガスTPC開発進捗および将来計画

NEWAGE实验55：负离子气体TPC开发进展及未来计划

• 发表时间: 2019
• 作者: Y. Gong;Y. Otomo;H. Igarashi;大友 佳嗣，五十嵐 一;大友 佳嗣，五十嵐 一;大友 佳嗣，五十嵐 一;山野弘樹;Hiroki YAMANO;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;Hiroki YAMANO;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;Hiroki YAMANO;山野弘樹;Hiroki YAMANO;Hiroki YAMANO;Hiroki YAMANO;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;石浦宏尚;石浦宏尚;石浦宏尚;石浦宏尚;石浦宏尚;石浦宏尚;石浦宏尚;石浦宏尚;石浦宏尚
• 通讯作者: 石浦宏尚

NEWAGE実験59：感度向上のための低バックグラウンドμ-PIC開発

NEWAGE 实验 59：低背景 μ-PIC 开发以提高灵敏度

• 发表时间: 2020
• 作者: Y. Gong;Y. Otomo;H. Igarashi;大友 佳嗣，五十嵐 一;大友 佳嗣，五十嵐 一;大友 佳嗣，五十嵐 一;山野弘樹;Hiroki YAMANO;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;Hiroki YAMANO;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;Hiroki YAMANO;山野弘樹;Hiroki YAMANO;Hiroki YAMANO;Hiroki YAMANO;山野弘樹;山野弘樹;山野弘樹;石浦宏尚;石浦宏尚;石浦宏尚;石浦宏尚;石浦宏尚;石浦宏尚
• 通讯作者: 石浦宏尚