Hunting solar axions with new pixel-type silicon detector under extremely low background environment

极低本底环境下新型像素型硅探测器寻找太阳轴子

• 批准号: 21K18151
• 负责人: 藤井 俊博
• 金额: $ 16.31万
• 依托单位: Osaka Metropolitan University (2022)Kyoto University (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18151/
• 关键词: アクシオン; ダークマター; 低バックグラウンド; 強いCP問題; 暗黒物質

アクシオンは、素粒子標準理論の量子色力学の「強いCP問題」(=強い相互作用において、電荷パリティの反転で対称性の破れが検出されていないこと)の解決策として提唱された未発見の素粒子である。またアクシオンは、銀河の回転速度や宇宙マイクロ波背景放射の観測から存在が確実視されている暗黒物質として十分な量が宇宙初期に生成された可能性も考えられており、アクシオンの発見は素粒子物理学のみならず、宇宙物理学や天文学においても今後の学問の方向性を大きく転換・変革するブレイクスルーとなると考えられている。本研究では、XENON1T 実験から示唆された相互作用の一つであるアクシオンと原子核の相互作用に特化して検証するため、新型ピクセル型シリコン検出器と鉄同位体(原子番号57)を使った極低バックグラウンド環境での太陽アクシオン探査を実施する。 本年度は、リジッドフレキシブル基板による新型ピクセル型X線検出器を鉛シールドの中に設置し、放射線源を使ったファーストライトを達成した。その後、環境モニター用の装置を実装したのち、ネットワーク経由でのモニターシステムを使いながら長期試験を実施した。加えて宇宙線ミューオンを除去するための三角シンチを製作および動作試験を実施しており、各開発項目を着実に進めている。

A solution to the "strong CP problem" of quantum chromodynamics in the standard model of elementary particles is proposed. The velocity of the Milky Way's rotation, the detection of cosmic background radiation, the existence of dark matter, the possibility of its formation in the early universe, and the discovery of particles in physics Cosmic physics and astronomy are the two main areas of future research. In this study, XENON 1T was developed to demonstrate the interaction between XENON 1T and nuclear interaction. A novel XENON 1T detector and iron isotope (atomic number 57) were used to investigate the solar interaction in extremely low temperature environments. This year, the new type of X-ray detector was set up in the middle of the year, and the radiation source was established. The equipment used in the post-war environment is installed in a long-term trial mode. Add cosmic ray to remove the triangle, make the action test, and make progress on each development project.

项目成果

新型ピクセル型シリコン検出器による極低バックグラウンド環境での太陽アクシオン探査

利用新型像素型硅探测器进行超低本底环境太阳轴子探测

• 发表时间: 2022
• 作者: 松田真宗;藤井俊博;鶴剛;池田智法;天野雄輝;佳山一帆;岩崎啓;上ノ町水紀;身内賢太朗;小貫良行;井上慶純;武多昭道
• 通讯作者: 武多昭道

Axion search experiments from ground and space with new X-ray pixel detectors

使用新型 X 射线像素探测器进行地面和太空 Axion 搜索实验

• 发表时间: 2022
• 作者: ジョン ソクダム;吉野元;吉野元;Hajime Yoshino;吉野元;吉野元;小貫 良行;Takeshi Go Tsuru;鶴 剛;Yoshiyuki Onuki;松田 真宗;Tomonori Ikeda;Takeshi Go Tsuru
• 通讯作者: Takeshi Go Tsuru

ISAI : The Investigating Solar Axion by Iron-57

ISAI：Iron-57 的太阳轴子研究

• 发表时间: 2022
• 作者: ジョン ソクダム;吉野元;吉野元;Hajime Yoshino;吉野元;吉野元;小貫 良行;Takeshi Go Tsuru;鶴 剛;Yoshiyuki Onuki;松田 真宗;Tomonori Ikeda
• 通讯作者: Tomonori Ikeda

ISAI: Investigating Solar Axion by Iron-57

ISAI：利用 Iron-57 研究太阳轴子

• DOI: 10.21468/scipostphysproc.12.041
• 发表时间: 2022
• 期刊: SciPost Physics Proceedings
• 作者: T. Ikeda;T. Fujii;T. Tsuru;Y. Amano;K. Kayama;M. Matsuda;H. Iwasaki;Mizuki Uenomachi;K. Miuchi;Y. Onuki;Y. Inoue;A. Taketa
• 通讯作者: A. Taketa

SOI X線ピクセル検出器を用いた太陽アクシオン探索実験ISAIの状況と検出器由来BGの研究

SOI X射线像素探测器太阳轴子搜索实验ISAI现状及探测器衍生BG研究

• 发表时间: 2023
• 作者: ジョン ソクダム;吉野元;吉野元;Hajime Yoshino;吉野元;吉野元;小貫 良行
• 通讯作者: 小貫 良行