新規の液体アルゴン検出器による暗黒物質探索

使用新型液氩探测器寻找暗物质

• 批准号: 23740205
• 负责人: 永野間 淳二
• 金额: $ 3.08万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23740205/
• 关键词: 放射線検出器; 液体アルゴン; 暗黒物質

研究結果概要は以下の通りである。1、アルゴン(Ar)の純化及び低温システム:Arと暗黒物質有力候補のWIMPとの反応の信号は、不純物の存在により減衰するために高純度の達成が必須である。検出器部分のチェンバを~1×10^<-4>Paまで真空引きを行い、商用Arガスを脱水・脱酸素フィルタを使用することにより始めの約千分の一に抑えることに成功。Arの液化及び維持はチェンバ外の液体Arにより行った。2、光検出の効率化:WIMP探索を行うためには反応位置決定が重要となり、細分化した光検出が必要となる。そのような候補として、1mm角の光検出器である浜松ホトニクス社製MPPCの低温化での動作確認を行った。またクラレ社による特注の波長変換ファイバ(TPBを3%混入)により128nmのシンチレーション光検出に成功した。これらを適切に配置することにより反応位置決定が可能になる。3、光検出シミュレーション:反応位置決定のための光検出器の最適な配置を調べるために放射線反応シミュレータGEANT4による光検出のシミュレーションを行った。4、気液2相型による電離電子信号増幅:ArとWIMPの反応による微弱な電離電子信号を検出するためには電離電子信号を増幅することが重要となる。液体Ar中での電離電子を電場により気相に取り出し、高電場によってArを励起させることにより、光として電離電子信号を増幅し読み出すことに成功した。5、気液2相型によるγ線/中性子線分離:WIMP探索においてはγ線が重要なバックグラウンドとなる。γ線と中性子線(WIMPと同様の反応)ではシンチレーション光と電離電子信号の比が異なる。実際にγ線源と中性子線源を利用して、励起による信号と電離による信号の違いを観測することに成功した。海外機関移転のために初年度で終了になってしまったが、研究助成の援助により当該年度の研究目標はほぼ達成できた。

A summary of the research results である the following is である である. 1, ア ル ゴ ン (Ar) の purification and び cryogenic シ ス テ ム : Ar と dark black material strong backup の WIMP と の anti 応 は, impurity content の の signal に よ り damping す る た め に high-purity の must reach が で あ る. 検 extractor part の チ ェ ン バ を ~ 1 x 10 ^ < - > 4 Pa ま で vacuum lead き を い, commercial Ar ガ ス を dehydration, acid stripping element フ ィ ル タ を use す る こ と に よ り beginning め の about micrometer の a に え suppression る こ と に success. The Ar <s:1> liquefies and び maintains the チェ バ バ バ of the external <s:1> liquid Arによ った. 2, light 検 の sharper rate: WIMP exploration line を う た め に は anti が 応 position important と な り, differentiation し た 検 out light が necessary と な る. そ の よ う な alternate と し て, 1 mm Angle の light 検 extractor で あ る city pine ホ ト ニ ク ス club system MPPC の low temperature melt で の action line confirm を っ た. ま た ク ラ レ club に よ る special note の wavelength variations in フ ァ イ バ (TPB) were mixed with 3% を に よ り 128 nm の シ ン チ レ ー シ ョ ン light 検 に successful し た. The appropriate に configuration of する する とによ に <s:1> 応 応 応 応 応 応 応 the anti-応 position determines that が may になる. 3, light 検 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン : anti 応 location decision の た め の light 検 extractor の optimum な configuration を adjustable べ る た め に radiation against 応 シ ミ ュ レ ー タ GEANT4 に よ る 検 out light の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line っ た. 4, 気 type liquid two phase に よ る ionization electronic signals of rights: Ar と WIMP の anti 応 に よ る weak な ionization electronic signals を 検 out す る た め に は ionization of electronic signal を raised す る こ と が important と な る. Liquid Ar で の ionization electron electric field に を よ り 気 phase に take り し, high electric field に よ っ て Ar を wound up さ せ る こ と に よ り, light と し て ionization of electronic signal を raised し 読 み out す こ と に successful し た. 5. Gas-liquid two-phase type によるγ line/subline separation :WIMP exploration にお て て γ line が important なバッ グラウ グラウ グラウ ドとなる ドとなる. Gamma line と temper line (WIMP と with others の anti 応) で は シ ン チ レ ー シ ョ ン と ionization electronic signal light の than が different な る. Be temper line source in the に gamma line source と を using し て, excitation に よ る signal と ionization に よ の る signal violations い を 観 measuring す る こ と に successful し た. Move overseas machine masato planning の た め に early end of the annual で に な っ て し ま っ た が, research into の aid に よ り as the research target of the annual の は ほ ぼ reached で き た.

项目成果

A tagged low-momentum kaon test-beam exposure with a 250L LAr TPC (J-PARC T32)

• DOI: 10.1088/1742-6596/308/1/012008
• 发表时间: 2011-05
• 期刊: arXiv: Instrumentation and Detectors
• 作者: O. Araoka;A.Badertscher;A.Curioni;S.DiLuise;U.Degunda;L.Epprecht;L.Esposito;A.Gendotti;T.Hasegawa;S.Horikawa;K.Kasami;N.Kimura;L.Knecht;T.Kobayashi;C.Lazzaro;D.Lussi;M.Maki;A.Marchionni;T.Maruyama;A.Meregaglia;T.Mitani;Y.Nagasaka;J.Naganoma;H.Naito;S.Narita;G.Natterer;K.Nishikawa;A.Okamoto;H.Okamoto;F.Petrolo;F.Resnati;A.Rubbia;C.Strabel;M.Tanaka;T.Viant;Y.Yamanoi;K.Yorita;M.Yoshioka

気液2相型アルゴン検出器による直接蛍光・比例蛍光の検出

使用气液两相氩检测器检测直接荧光和比例荧光

• 发表时间: 2011
• 作者: O.Araoka;他37名共著;杉田 聡司 他;杉田 聡司 他;永野間淳二
• 通讯作者: 永野間淳二