Development of neutron veto system for high-sensitivity direct dark matter search

开发用于高灵敏度直接暗物质搜索的中子否决系统

• 批准号: 19J20418
• 负责人: 水越 彗太
• 金额: $ 1.98万
• 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-19J20418/
• 关键词: 暗黒物質; 中性子; ダークマター; 低バックグラウンド

暗黒物質の存在は宇宙の観測によって強力に示唆されているが, 地上での直接検出は報告されていない. 中でも, Weakly interacting massive particle (WIMP)が有力な候補と考えられている. この検出のために, 大型のキセノンTPCを用いた探索が計画, 実施されている.キセノンTPCは電子反跳事象と原子核反跳事象を区別することが可能であり, 近年大きな成果を上げている. XENONnT実験は世界最高感度での探索を行ったXENON1T実験の後継実験であり, 大型化に加えて原子核反跳事象を起こす背景事象となる中性子に対しても対策を行うため, 中性子反同時計測システムの導入を行う.暗黒物質直接探索実験XENONnT実験において, 中性子反同時計測システムの導入, 調整を行った. 中性子反同時計測システムは, キセノンTPCの周囲に設置された水チェレンコフ検出器である. 低放射能化を進めるために, 背景事象源となる光電子増倍管を必要最小限に配置しており, 一般の水チェレンコフ検出器に対してカバレッジが小さい. 本実験では光子の収集効率を高めるため, 反射材であるePTFEを用いている. このePTFEの反射率が実験中に変化してしまうと, 正確なタグ効率を評価することができず, 暗黒物質に対する感度を正確に見積もることができない.ePTFEの反射率測定のために, レーザーを用いた光較正システムを導入した. 光が検出器内で何度も反射され, 光電子増倍管に検出されるまでの時間分布は, ePTFEの反射率に依存する. 較正を実施し, WIMPへの感度を評価した.

The existence of dark matter is a powerful indicator of the universe's presence, and a direct indicator of the presence of dark matter on the ground. In the middle, Weakly interacting massive particle (WIMP) is a powerful candidate. The TPC is used to explore and plan for the implementation of the project. TPC electron bounce event is like nuclear bounce event. XENON 1 T is the world's most sensitive system to explore the future development of XENON1T, large-scale nuclear rebound event, background event, neutral sub-system to explore the future development of XENON 1 T. Dark matter direct exploration XENONT implementation, neutral sub-simultaneous measurement system introduction, adjustment. In the middle of the sub-counter simultaneous measurement system, the TPC cycle is set up in the water detector. Low radioactivity, background image source, photoelectron multiplier tube, minimum necessary configuration, general water detector, etc. This is the case with high photon collection efficiency, reflective material, and ePTFE. The reflectivity of ePTFE is measured in the middle of the spectrum, and the correct reflectivity is evaluated. The sensitivity of dark matter is evaluated in the middle of the spectrum. The reflectivity of ePTFE is measured in the middle of the spectrum. The time distribution of photoelectron multiplier tube detection depends on the reflectivity of PTFE. WIMP's sensitivity was evaluated when the correction was implemented.

项目成果

LNGS(イタリア)

液化天然气（意大利）

Ambient neutron measurements at Kamioka underground laboratory

神冈地下实验室的环境中子测量

• 发表时间: 2019
• 作者: 水越彗太;中性子測定コンソーシアム
• 通讯作者: 中性子測定コンソーシアム

Measurement of ambient neutrons in an underground laboratory at Kamioka Observatory and future plan

神冈天文台地下实验室的环境中子测量和未来计划

• DOI: 10.1088/1742-6596/1468/1/012247
• 发表时间: 2020
• 期刊: Journal of Physics: Conference Series
• 作者: Mizukoshi Keita;Taishaku Ryosuke;Hosokawa Keishi;Kobayashi Kazuyoshi;Miuchi Kentaro;Naka Tatsuhiro;Takeda Atsushi;Tanaka Masashi;Wada Yoshiki;Yorita Kohei;Yoshida Sei
• 通讯作者: Yoshida Sei

Pulse-shape discrimination potential of Ce:La-GPS and its property in low temperature

Ce:La-GPS的脉冲形状辨别电位及其低温性能

• 发表时间: 2019
• 作者: K. Mizukoshi;T.Iida;I. Ogawa;K. Shimizu;S. Kurosawa;K. Kamada;M. Yoshino and A. Yoshikawa
• 通讯作者: M. Yoshino and A. Yoshikawa

Pulse-shape discrimination potential of new scintillator material: La-GPS:Ce

新型闪烁体材料 La-GPS:Ce 的脉冲形状辨别潜力

• DOI: 10.1088/1748-0221/14/06/p06037
• 发表时间: 2019
• 期刊: Journal of Instrumentation
• 影响因子: 1.3
• 作者: K. Mizukoshi;T. Iida;I. Ogawa;K. Shimizu;S. Kurosawa;K. Kamada;M. Yoshino and A. Yoshikawa
• 通讯作者: M. Yoshino and A. Yoshikawa