| Project Area | Unraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics |
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| Project/Area Number |
19H05805
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
MARTENS Kai 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 准教授 (20535025)
安部 航 東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (30401285)
風間 慎吾 名古屋大学, 素粒子宇宙起源研究所, 准教授 (40736592)
中村 正吾 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (50212098)
山下 雅樹 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 特任准教授 (10504574)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥164,580,000 (Direct Cost: ¥126,600,000、Indirect Cost: ¥37,980,000)
Fiscal Year 2023: ¥27,170,000 (Direct Cost: ¥20,900,000、Indirect Cost: ¥6,270,000)
Fiscal Year 2022: ¥21,840,000 (Direct Cost: ¥16,800,000、Indirect Cost: ¥5,040,000)
Fiscal Year 2021: ¥26,260,000 (Direct Cost: ¥20,200,000、Indirect Cost: ¥6,060,000)
Fiscal Year 2020: ¥28,340,000 (Direct Cost: ¥21,800,000、Indirect Cost: ¥6,540,000)
Fiscal Year 2019: ¥60,970,000 (Direct Cost: ¥46,900,000、Indirect Cost: ¥14,070,000)
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| Keywords | ダークマター / 暗黒物質 / 中性子検出器 / ガドリニウム / 低バックグラウンド / キセノン / アクシオン / ニュートリノ / 液体キセノン / 中性子検出 |
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| Outline of Research at the Start |
暗黒物質(DM)の存在は、宇宙の進化や天体の観測により疑いがない事実と捉えられている。しかしその性質は現在も未知のままである。DMが検出器に衝突する現象を捉える本研究によりDMが未知の素粒子である事実が発見されれば、本領域が挑戦する根源的な「謎」である、「星・銀河はどのようにつくられたのか？」なる問いに答える端緒を与える。領域内の連携を活かし、世界最高感度でのDMの直接検出のための国際共同実験XENONnTに本領域の独自の技術（硫酸ガドリニウムを用いた水チェレンコフ型中性子検出器）を持ち込み、暗黒物質の探索感度を高める。DMと核子の散乱断面積2×10-48cm2を達成し、大発見を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
The construction and operation of the world's most sensitive dark matter search detector, XENONnT, was achieved. This led to a successful dark-matter search, surpassing the sensitivity of its predecessor experiment XENON1T, from its initial data. Through this research program, a neutron detector based on the technology of the Super-Kamiokande group has been installed, taking advantage of the collaboration in the area, to significantly suppress background events caused by neutrons, and it has been shown that the performance is as planned. Future maintenance of the liquid xenon detector part will enable the performance to reach the initial target sensitivity of 2×10-48 cm2 for the scattering cross-section of dark matter and nucleons. This research program was completed as planned, including the publication of the final results of the XMASS experiment.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
暗黒物質(DM)の存在は、宇宙の進化や天体の観測により疑いがない事実と捉えられている。しかしその性質は現在も未知のままである。欧州宇宙機関のPlanck 衛星における宇宙背景放射の観測結果によると、宇宙全体の物質のうち DMが80%以上を占める事が高い精度でわかっている。現在世界中の研究者が様々なアプローチでその正体解明に取り組んでいる。本研究により DM が未知の素粒子で成り立っている事実が発見されれば、本領域が挑戦する根源的な「謎」である、「星・銀河はどのようにつくられたのか?」なる問いに答える端緒を与える。
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