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

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。

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。