陰イオン三次元飛跡検出器を用いた方向に感度を持った暗黒物質探索実験

使用阴离子三维径迹探测器进行定向灵敏度暗物质搜索实验

基本信息

批准号：
17J03537
负责人：
池田智法
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J03537/
关键词：
暗黒物質ガス検出器低背景事象飛跡検出器

项目摘要

今日の暗黒物質直接探索実験では、DAMA実験が観測を主張しているが、他の実験グループでは観測が認められておらず、観測結果に矛盾が生じている。本研究目的は、DAMA実験とは別の観測手法である、方向情報を用いた暗黒物質探索を行うことでこの問題を解決することにある。本年度、2018年に神岡地下実験施設にて取得されたデータを解析し、方向情報を用いた手法によって暗黒物質探索を行った。このデータは本研究テーマの主要開発部分である陰イオンガス飛跡検出器で取得されたものではなく、従来から存在するガス飛跡検出器によって取得されたデータである。しかし、ここで開発された解析手法は次期探索計画でも同様に使用できるものであり、非常に有用性がある。小型の陰イオンガス飛跡検出器は昨年度にすでに開発と性能評価が完遂した。方向情報を用いた手法では、観測された原子核の反跳角分布を測定し、その非対称度を測定することで暗黒物質の有無を判定する。追加較正用データを取得し、角度分解能を測定することで、期待される非対象度が31%であることが得られた。次に、観測データを事象選別した。50-60 keVのエネルギー帯域に原子核反跳事象の候補として残ったのは2事象であった。これらが暗黒物質由来の信号であるかを確かめるために、反跳角度分布を作成し検定を行ったが、統計的に有意な発見には至らなかった。そのため、暗黒物質の散乱断面積に90%の信頼度の上限値を与えた。DAMAが暗黒物質の存在を示唆する領域(DAMA領域)を観測するだけの感度には到達できなかったが、この上限値は先行研究の約15倍の感度向上に値し、方向情報を用いた実験では世界最高感度を更新したことになる。DAMA領域を探索するためにはあと10倍の感度向上が必要であるが、これはすでに性能評価済みである陰イオンガス飛跡検出器を使うことで現実的に達成可能である。

在当今的直接暗物质搜索实验中，Dama实验声称观察结果，但在其他实验组中没有接受观察，从而导致观察结果矛盾。这项研究的目的是通过使用方向信息进行暗物质搜索来解决此问题，这是一种与Dama实验不同的观察方法。今年，分析了2018年在Kamioka地下实验设施中获得的数据，并使用方向信息使用方法搜索了暗物质。该数据不是使用阴离子气体轨道探测器获得的，这是该研究主题的主要开发部分，而是使用常规气体轨道探测器获得的。但是，此处开发的分析方法也可以在下一个搜索计划中使用，并且非常有用。去年已经开发并评估了小阴离子气体轨道检测器的性能。在使用定向信息的方法中，测量了观察到的核的后坐角分布，并测量细胞核的不对称性以确定是否存在暗物质。通过获取其他校准数据并测量角度分辨率，发现预期吸收水平为31％。接下来，观察到的数据是事件选择的。剩下的两个候选核后坐力事件是在50-60 KEV的能带中。为了检查这些是否是来自暗物质的信号，我们创建了一个后坐角分布并进行了测试，但是没有实现统计学意义的发现。因此，将90％的可靠性上限用于暗物质的散射横截面区域。尽管达玛无法达到敏感性，以观察暗示存在暗物质的区域（Dama区域），但该上限的敏感性比以前的研究高15倍，并且在实验中使用方向信息在实验中更新了世界上最高的灵敏度。需要提高10倍的敏感性来探索Dama地区，但是使用阴离子气体轨道检测器实际上可以实现这一目标，该探测器已经进行了评估。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

NEWAGE実験47:陰イオンμTPCにおけるマイノリティキャリアの性質解明

NEWAGE实验47：阴离子μTPC中少数载流子的表征

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ikeda T.;Miuchi K.;Hashimoto T.;Ishiura H.;Nakamura T.;Shimada T.;Nakamura K.;池田智法;Tomonori Ikeda;池田智法;池田智法;池田智法;池田智法;池田智法;池田智法
通讯作者：
池田智法

Probing GHz gravitational waves with graviton?magnon resonance

利用引力子磁振子共振探测 GHz 引力波

DOI：
10.1140/epjc/s10052-020-7735-y
发表时间：
2020
期刊：
The European Physical Journal C
影响因子：
0
作者：
Ito Asuka;Ikeda Tomonori;Miuchi Kentaro;Soda Jiro
通讯作者：
Soda Jiro

Results of a directional dark matter search from the NEWAGE experiment

NEWAGE 实验定向暗物质搜索的结果

DOI：
10.1088/1742-6596/1468/1/012042
发表时间：
2020
期刊：
Journal of Physics: Conference Series
影响因子：
0
作者：
Ikeda T.;Miuchi K.;Hashimoto T.;Ishiura H.;Nakamura T.;Shimada T.;Nakamura K.
通讯作者：
Nakamura K.

Discrimination of anisotropy in dark matter velocity distribution with directional detectors

用定向探测器辨别暗物质速度分布的各向异性