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Development of the next generation dark matter detector with Xe-based mixture gases

利用氙基混合气体开发下一代暗物质探测器

基本信息

批准号：
21K18623
负责人：
関谷洋之
金额：
$ 3.99万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18623/
关键词：
暗黒物質キセノン検出器 TPC 宇宙素粒子ニュートリノ

项目摘要

大型キセノンTPCによる暗黒物質探索実験で未踏領域のうち、暗黒物質の質量10GeV以上の「重い領域」では約3桁、10GeV以下の「軽い領域」で約6桁の感度向上が必要である。そのためのブレークスルーとなりうる「重い領域」と「軽い領域」両方を同一の検出器で探索可能とする新たな手法の開発を目的としている。引き続きキセノンやアルゴンとヘリウムやネオンといった重い希ガスと軽い希ガスを混合した暗黒物質検出器実現のためのガス容器とフィードスルーの開発を行った。特に希ガスだけの場合に放電が問題になるが、一番放電しやすい箇所がフィードスルーである。今年度は一般的なSHVのフィードスルーにガラスのチューブとカプトンシートで絶縁を強化したフィードスルーを試験した。導体の銅の棒の周りにガラスチューブを通し、さらにそれとGNDの間にカプトンシートを導入した。当初これまで同様に5kV程度の印加で放電が見られたが、ガラスチューブやカプトンを含む材料をアルコールと超純水で超音波洗浄することで放電が抑制され8kV以上の印加が可能となった。表面の汚染を元にした表面放電が主な原因であると思われるので、今後フィードスルーだけでなく、すべての構成要素の洗浄を行うことにする。また、読み出しのための光電子増倍管については、Xenon-nT実験で用いられている本体にXMASS実験で開発した高電圧分割回路を組み合わせ現状可能な限りの低放射線不純物のアセンブリを実現した。

Dark matter exploration in large scale TPC is necessary to explore the untrodden domain of dark matter, and the "heavy domain" of dark matter with a mass of 10GeV or more is about 3 beams, and the "heavy domain" of dark matter with a mass of 10GeV or less is about 6 beams. The same detector is used to explore the possibility of new methods of development. The black matter is produced by mixing the black matter with the white matter. In particular, if you want to make a statement, you have to make a statement. This year's SHV will try to improve the quality of its products. The conductor is connected to the ground and connected to the ground. At the beginning, the same voltage level of 5kV can be detected by ultrasonic wave washing with ultrapure water, which can suppress the voltage above 8kV. Surface contamination is the main cause of surface contamination. The XMASS system has been developed for high voltage split circuits, and the current situation may limit the detection of low emission impurities.