Search for dark matter in unexplored regions with directional sensitivity using super-fine-grained nuclear emulsion

使用超细粒度核乳剂以方向灵敏度搜索未探索区域中的暗物质

• 批准号: 22KJ3234
• 负责人: 白石 卓也
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Toho University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ3234/
• 关键词: 暗黒物質; 原子核乾板; 中性子; ナノ粒子発光

超微粒子原子核乾板による100keV以上の反跳陽子トラッキングを用いたBoosted WIMP探索および中性子測定のために、まず光学顕微鏡自動解析システムの高速化を行った。高速撮像カメラの導入、画像処理時のGPUの有効活用、対物レンズの低倍率化等を行うことで、一台当たり年間30gだった解析速度を年間500gまで向上させた。また、3次元トラッキングアルゴリズムの改良を行い、飛程や角度の自動測定精度を向上させた。このシステムを用い、産総研・中性子標準場施設で3H(p n)3He反応から放出される880 keV単色中性子を照射したサンプルを解析した。検出された反跳陽子の運動学的パラメータはシミュレーションによる予測と極めてよく一致し、sub-MeV帯においてもかなり詳細な中性子の情報が得られることを示した。次に、イタリア・グランサッソ研究所地上施設において環境中性子測定を実施した。sub-MeV帯中性子信号として陽子弾性散乱のみ解析を行い、μ粒子による大気での中性子生成モデル（PARMAモデル）と無矛盾なフラックスおよびスペクトル・方向分布の測定結果が得られた。以上の結果をPhysical Review Cへ投稿し、現在はグランサッソ地下での中性子スペクトル測定を推進している。また、もう一つの目的である乾板中のAgBr:I結晶の発光の研究については、WIMPの疑似信号として低速イオンによる発光の基礎研究を行うために、神奈川大学のイオン注入装置を用いた測定系の開発を行った。独自設計したチャンバーを新規導入し、光電子増倍管と分光器による高感度スペクトル測定、照射位置を変えるための2軸駆動系付きイオンマスク、ドーズ量モニターなどの開発を行った。今後、MPPCをチャンバー内に導入し、光電子増倍管とのコインシデンスをとることで、イオン照射時の発光特性をさらに精密に調べていく予定である。

The ultrafine particle nucleus dry plate is used to measure the temperature of the ultra-fine particle nuclear dry plate above the 100keV, using the infrared Boosted WIMP to explore the neutrons to determine the optical micrometer, and the optical micrometer automatic analysis device is used to speed up the operation. High-speed video camera camera input, portrait management time GPU can be used flexibly, low magnification of image processing, etc., and a video camera with a resolution speed of 30g per year is available for 500g resolution over a period of time. The accuracy of automatic measurement of angle and angle has been improved in order to improve the accuracy. In this paper, the application of the 3h (p n) 3He anti-radiation system for the emission of 880 keV color neutrons is introduced. In order to get the information about the dynamics of the child, please tell me that you are in accordance with each other, and that the sub-MeV is in accordance with each other. In the second half of the year, the environmental neutral measurement system was built on the ground of the research institute. The sub-MeV neutral signal signals are scattered. The results show that the results of the directional distribution test are good. The results show that the results of the determination of the direction distribution are satisfactory. As a result of the above results, the Physical Review C contribution is now available. Now that the neutrals are in the ground, the measurement results will be improved. The purpose of this study is to determine the performance of the AgBr:I crystal in the dry board, the suspected signal of the WIMP in the dry board, the low-speed optical emission in the Kanagawa University, and the start-up of the injection device in Kanagawa University. It is designed independently that the new regulations are entered, the photoelectron multiplier splitter is used to measure the high sensitivity, and the radiation position is operated. The operating system is used to operate the equipment, and the equipment is operated. In the future, the MPPC equipment will be input, the photoelectron tube will be operated, the optical properties will be measured when the light is irradiated, and the precision of the optical properties will be determined.

项目成果

グランサッソ研究所/ナポリ大学/ローマ大学(イタリア)

格兰萨索研究所/那不勒斯大学/罗马大学（意大利）

Environmental Sub-MeV Neutron Measurement in Gran Sasso with Ultra Fine-grained Nuclear Emulsion

使用超细粒核乳剂在格兰萨索进行环境亚兆伏中子测量

• 发表时间: 2022
• 作者: 白石卓也;赤松咲耶;中竜大;浅田貴志;V. Tioukov;G. Rosa;小林龍太;G. De Lellis;佐藤修;久下謙一;他NEWSdmコラボレーション;T. Shiraishi
• 通讯作者: T. Shiraishi

Environmental sub-MeV neutron measurement at the Gran Sasso surface laboratory with a super-fine-grained nuclear emulsion detector

使用超细粒度核乳剂探测器在格兰萨索表面实验室进行环境亚兆伏中子测量

• DOI: 10.1103/physrevc.107.014608
• 发表时间: 2023
• 期刊: Physical Review C
• 影响因子: 3.1
• 作者: Shiraishi T.;Akamatsu S.;Naka T.;Asada T.;De Lellis G.;Tioukov V.;Rosa G.;Kobayashi R.;D'Ambrosio N.;Alexandrov A.;Sato O.
• 通讯作者: Sato O.

グランサッソ研究所での超微粒子原子核乾板を用いた環境中性子スペクトル測定

格兰萨索研究所使用超细颗粒核乳胶板进行环境中谱测量

• 发表时间: 2023
• 作者: 白石卓也;赤松咲耶;中竜大;浅田貴志;V. Tioukov;G. De Lellis;G. Rosa;小林龍太;佐伯加奈;陳夏姫;ダウディ由莉香;N. D'Ambrosio;A. Alexandrov;佐藤修;他NEWSdmコラボレーション
• 通讯作者: 他NEWSdmコラボレーション

超微粒子原子核乾板を用いたグランサッソでの環境中性子測定

使用超细核乳剂板在格兰萨索进行环境中子测量

• 发表时间: 2022
• 作者: 白石卓也;赤松咲耶;中竜大;浅田貴志;V. Tioukov;G. Rosa;小林龍太;G. De Lellis;佐藤修;久下謙一;他NEWSdmコラボレーション
• 通讯作者: 他NEWSdmコラボレーション