宇宙暗黒物質の探索

宇宙暗物质探索

• 批准号: 06J10728
• 负责人: 南野 彰宏
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J10728/
• 关键词: 暗黒物質; キセノン; ニュートラリーノ; 超対称性理論; 液体キセノン; 神岡地下実験施設; WIMPs; XMASS

最近の宇宙観測の発展により、宇宙の全エネルギーの約30%が物質のエネルギーで、その約80%が暗黒物質であることが明らかになった。その暗黒物質の正体はいまだ謎であるが、超対称性理論で存在が予言されるニュートラリーノが有力視されている。ニュートラリーノは原子核と弱い相互作用を通じて弾性散乱すると理論で予言されており、この散乱された原子核を測定することによりニュートラリーノを直接探索することが可能である。XMASSコラボレーションはこの暗黒物質としてのニュートラリーノの直接探索を目的に液体キセノン検出器の開発を行っており、現在神岡地下実験施設で800kgの液体キセノンを使った-相式液体キセノン検出器の建設を進めている。この検出器を用いれば、現在達成されている感度を約2桁程度向上させて暗黒物質としてのニュートラリーノ探索が行える。本研究で私は、液体キセノンの特性測定および-相式検出器の性能を確認することを目的にプロトタイプ検出器の開発を神岡地下実験室で行い、800kg液体キセノン検出器は期待の感度で暗黒物質探索を行えることを実証した。そしてプロトタイプ検出器にできる限りの改良を行い、約1ケ月間の暗黒物質探索を行った。暗黒物質の信号を見つけることはできなかったが、ニュートラリーノと陽子の散乱断面積に対して、相互作用がスピンに依存しない場合は1.70×10^<-5>pb(M_x=62GeV/c^2)、相互作用がスピンに依存する場合は6.74pb(M_x=60GeV/c^2)という制限をつけ、期待された感度に近い結果を得た。以上の結果を博士論文にまとめ、東京大学理学系研究科研究奨励賞を受賞した。現在本研究の内容を論文にまとめている。

Recently, the development of the universe has been investigated. About 30% of the universe's total production is made up of matter and about 80% of dark matter. The existence of dark matter is a mystery, and the existence of supersymmetry theory is a powerful phenomenon. The theory of weak interaction between atomic nuclei is proposed. XMASS is a liquid detector developed for the purpose of direct exploration of dark matter and liquid. The construction of a liquid detector with a weight of 800kg is under way in Kamioka. The detector is used to detect dark matter, and the sensitivity is about 2 degrees. This study was conducted to determine the characteristics of liquid crystal detectors and to confirm the performance of liquid crystal detectors. The purpose of this study was to develop liquid crystal detectors and to explore the sensitivity of dark matter in an underground laboratory. The dark matter exploration was carried out in about one month. Dark matter signal detection is limited to 1.70×10^<-5>pb(M_x=62GeV/c^2), interaction is dependent to 6.74 pb (M_x=60 GeV/c^2), and sensitivity is expected to be close to the result. The results of the above doctoral thesis were awarded by the Graduate School of Science, University of Tokyo. Now the content of this research paper is very important.