暗黒物質探索実験のためのMPGC-TPCの開発

开发用于暗物质搜索实验的 MPGC-TPC

基本信息

批准号：
02J00887
负责人：
身内賢太朗
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J00887/
关键词：
ガス検出器 TPC MPGC

项目摘要

10cm角MPGCを製作、性能評価を行なった。ポリイミドを基板としたMPGCを製作したため、以前と比べて安定度の高い検出器となり、ガス利得が10000を越えた。又、暗黒物質探索実験には欠かすことのできない長期安定試験を行い、ガス利得5000以上で一ヶ月以上の安定動作を確認した。次に、MPGCを読み出しとして用いたTPCを製作、その性能評価を行なった。放射線源からの電子の飛跡を荒い密度で捉えることができた。更に、加速器を用いた実験で単位長さ当たりのエネルギー損失の大きい陽子を数ミリの細かい密度で飛跡を捉えることができた。暗黒物質探索実験では、原子核の飛跡を捉えるが、これは陽子と同程度、もしくはそれ以上のエネルギー損失をもつため、陽子の飛跡を捉えられたことはMPGC-TPCを暗黒物質探索実験に用いるために、非常に大きな成果である。今後、MPGCの性能を向上させることで低エネルギーの原子核の飛跡を捉えられるように改良する。また、中性子源を用いた実験を行ない、エネルギーの高い(500keV程度)原子核反跳(中性子、暗黒物質のイベント)と電子反跳(ガンマ線、電子のイベント=バックグラウンド)を高い精度(90%以上)で識別できることを確認した。今後MPGCの改良を行ない、低エネルギーの原子核の飛跡についても飛跡の識別を可能とする。電子飛跡取得までの研究成果を2002年11月のIEEE国際学会(米国、ノーフォーク)で発表、それ以降の成果に関しては現在論文を作製中である。

制造了10厘米平方MPGC并评估性能。由于MPGC是使用聚酰亚胺作为底物制造的，因此它成为稳定性高的检测器，而气体增益超过10,000。此外，进行了一项长期稳定性测试，这对于暗物质搜索实验至关重要，并以超过5,000的气体增益确认了超过一个月的稳定操作。接下来，制造了使用MPGC作为读数的TPC，并评估了其性能。我们能够从粗糙密度的辐射源捕获电子轨道。此外，在使用加速器的实验中，我们能够以几毫米的细密度捕获质子较大能量损失的质子的轨道。暗物质搜索实验捕获了核的轨道，该核的轨迹比质子具有相同甚至更大的能量损失，因此捕获质子的轨道是在暗物质搜索实验中使用MPGC-TPC的巨大成就。将来，我们将提高MPGC的性能，以便可以捕获低能核轨道。我们还使用中子源进行了实验，以确认高能量（中子，暗物质事件）和电子后坐力（伽玛射线，电子事件=背景）可以高精度（超过90％）鉴定。将来，MPGC将得到改善，从而可以识别低能量核的轨道。 2002年11月，在IEEE国际学会（美国诺福克）提出了收购电子轨道之前的研究结果，此后目前正在生产结果。