暗黒物質探索実験のための大容積微細三次元飛跡検出器(大型マイクロTPC)の開発

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平成18年度の研究では、平成17年度までに製作した30cm角マイクロTPCの(1)基礎評価(2)暗黒物質検出器としての詳しい性能評価、(3)地上実験室での暗黒物質探索実験、(4)地下実験の開始、を行った。(1)平成17年度までに製作した30cm角マイクロTPCに標準的なアルゴン+エタンの混合ガスを封入、エネルギー分解能、位置分解能などの性能評価を行い、結果を平成18年7月にイタリア・ピサで行われた第八回放射線検出器国際会議(IWORID8)にて口頭発表した。(2)標準的なガスでの基礎評価を終えた30cm角マイクロTPCに、暗黒物質探索実験で使用するCF_4ガスを0.2気圧で封入、暗黒物質探索のための詳しい性能評価を行った。具体的には、上記測定に加えて長期安定性、絶対検出効率の測定、検出効率の飛跡方向依存性、ガンマ線事象の排除カ、を測定した。この結果、暗黒物質探索実験に十分な性能を有する検出器であることが示され、結果を第六回暗黒物質検出国際会議(IDM2006)にて口頭発表した。この会議では同様な手法を用いて研究を進めている英国グループの発表もあった。本科研費の開始した平成16年の同会議(IDM2004)では英国グループにリードされていたが2年間の研究で英国グループの有する検出器の性能を上回る検出器を完成させたことが判明した。(3)完成した30cm角マイクロTPCを用いて、地上実験室での暗黒物質探索実験を行った。地上であるために中性子バックグラウンドによって暗黒物質への感度が制限されているが、方向に感度を持つ手法としてはじめて暗黒物質と通常の物質との反応率に対して制限をつけた。この結果を論文としてまとめ、Physics Letters B誌に投稿した。(4)30cmマイクロTPCを平成19年1月に東京大学宇宙線研究所神岡宇宙粒子地下実験室に設置、宇宙からの放射線バックグラウンドが低い条件下での観測を開始した。