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

• 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

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。

Today's dark matter direct exploration, DAMA implementation, detection, claim, other implementation, detection, recognition, detection results, contradictions arise The purpose of this study is to explore and solve the problem of dark matter in different ways. This year, 2018, Kamioka underground construction project was carried out to obtain information on the direction of dark matter exploration. The main development part of this study is the acquisition of the trajectory detector. The analysis method is used in the same way as the next exploration project. The development and performance evaluation of the small cathode flight detector was completed last year. Direction information is used to determine the bounce angle distribution of atomic nuclei and the presence of dark matter. Add the correct angle to the measurement, and expect it to be 31%. The next step is to select the right candidate. 50-60 keV The signal of dark matter origin is accurate, the angle distribution of rebound is determined, and the statistical intention is observed. The upper limit of the reliability of the scattered area of dark matter is 90%. DAMA is the domain where dark matter exists and the upper limit of the sensitivity is determined. The sensitivity is about 15 times higher than the upper limit of the sensitivity. The sensitivity is updated to the highest sensitivity in the world. DAMA Field Exploration: 10 times sensitivity: necessary: performance evaluation: negative: flight detector: possible:

项目成果

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

• 发表时间: 2017
• 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
• 作者: Ito Asuka;Ikeda Tomonori;Miuchi Kentaro;Soda Jiro
• 通讯作者: Soda Jiro

NEWAGE実験52：2018年地下測定結果

NEWAGE实验52：2018年地下测量结果

• 发表时间: 2019
• 作者: M. Vidal;M. V. Durnev;L. Bouet;T. Amand;M. M. Glazov;E. L. Ivchenko;P. Zhou;G. Wang;T. Mano;T. Kuroda;X. Marie;K. Sakoda;B. Urbaszek;山本洋平;池田智法
• 通讯作者: 池田智法

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
• 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

• DOI: 10.1016/j.dark.2019.100426
• 发表时间: 2020
• 期刊: Physics of the Dark Universe
• 影响因子: 5.5
• 作者: Nagao Keiko I.;Ikeda Tomonori;Yakabe Ryota;Naka Tatsuhiro;Miuchi Kentaro
• 通讯作者: Miuchi Kentaro