暗黒物質、ニュートリノ検出を目的とした指向性のある検出器の開発

本年度は昨年度に引き続き暗黒物質検出実験で問題となるバックグラウンドイベントの原因追及及び低減を行った。前年度導入して成果のあった6N高純度銅シールドの増設、低バックグラウンド光電子増倍管の交換を行った。宇宙線研究所神岡宇宙素粒子研究施設における約2ヶ月間の暗黒物質観測実験を行った結果からWIMP-陽子、WIMP-中性子のカップリングに対する上限値を導出した。バックグラウンドの原因を調べるため、複数のCaF_2(Eu)結晶を使用して測定を行ったところ、結晶に含まれるユーロピウムの放射性同位体である^<152>Euが主要なバックグラウンド源の一つであることが分かった。^<152>Euは天然に存在する^<151>Euが地上で熱中性子を吸収することによって生成される同位体である。この^<152>Euの量を同定し結晶から取り除く方法を検討するため、Ge検出器を用いたγ線測定と地上で熱中性子を照射したCaF_2(Eu)結晶を用いた地下実験室での測定を行った。その結果、約一年間の地上での熱中性子照射で約10mBq/kgの^<152>Eu含有量の増加が確認できた。また、この結果から暗黒物質探索実験で重要な10keV electron equivalent以下の領域でのイベントレートの多くが^<152>Eu由来であることが分かった。^<152>Euの生成量に関してはGe検出器による測定とCaF_2(Eu)結晶を用いた地下での測定で矛盾しない結果が得られた。このことから、ユーロピウムのドープ量を減らす方法、熱中性子吸収断面積の小さい^<153>EUの同位体濃縮を行う方法によってバックグラウンドレートをおよそ1桁程度低減できる可能性があることが分かった。

本年度は昨年度に引き続き暗黒物質検出実験で問題となるバックグラウンドイベントの原因追及及び低減を行った。前年度導入して成果のあった6N高純度銅シールドの増設、低バックグラウンド光電子増倍管の交換を行った。宇宙線研究所神岡宇宙素粒子研究施設における約2ヶ月間の暗黒物質観測実験を行った結果からWIMP-陽子、WIMP-中性子のカップリングに対する上限値を導出した。バックグラウンドの原因を調べるため、複数のCaF_2(Eu)結晶を使用して測定を行ったところ、結晶に含まれるユーロピウムの放射性同位体である^<152>Euが主要なバックグラウンド源の一つであることが分かった。^<152>Euは天然に存在する^<151>Euが地上で熱中性子を吸収することによって生成される同位体である。この^<152>Euの量を同定し結晶から取り除く方法を検討するため、Ge検出器を用いたγ線測定と地上で熱中性子を照射したCaF_2(Eu)結晶を用いた地下実験室での測定を行った。その結果、約一年間の地上での熱中性子照射で約10mBq/kgの^<152>Eu含有量の増加が確認できた。また、この結果から暗黒物質探索実験で重要な10keV electron equivalent以下の領域でのイベントレートの多くが^<152>Eu由来であることが分かった。^<152>Euの生成量に関してはGe検出器による測定とCaF_2(Eu)結晶を用いた地下での測定で矛盾しない結果が得られた。このことから、ユーロピウムのドープ量を減らす方法、熱中性子吸収断面積の小さい^<153>EUの同位体濃縮を行う方法によってバックグラウンドレートをおよそ1桁程度低減できる可能性があることが分かった。