低バックグラウンド液体シンチレーション検出器を用いた宇宙暗黒物質の探索

• Project/Area Number: 10740134
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 素粒子・核・宇宙線
• Research Institution: The High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 伊藤 寛 高エネルギー加速器研究機構, 放射線科学センター, 助手 (50300679)
• Project Period (FY): 1998 – 1999
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1999)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 1999: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 1998: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: dark matter / neutralino / liquid scintillation detector / low background / Dark Matter / Super Symmetry / Liquid Scintillator

Research Abstract

銀河内の質量分布についての多くの実験が宇宙暗黒物質(Dark Matter)の存在を示的しているにも関わらず、光や電波等既存の観測方法では未だその正体をつきとめることは成功していない。この問題に対する魅力的な解として、超対称性理論で予想されるニュートラリーノと呼ばれる粒子が挙げられている。ニュートラリーノは広いパラメータ領域においてDark Matterとして要求される条件をクリアーすることが出来、また、ニュートラリーノの様なCDMの存在は、宇宙の構造進化を考える上でも、現在の宇宙構造を理解するのに都合が良い。
もしニュートラリーノがDark Matterとして存在すれば、地球上に置いた検出器中の原子核との弾性散乱により検証することが可能である。ただし予想されるこの散乱の確率は非常に小さく、これを検出するには、出来るだけ断面積の大きな原子核を用いて、バックグラウンドを出来るだけ排除した測定を行なう必要がある。
本研究では、測定に液体シンチレーション検出器を用いることを計画しており、天然の放射性同位元素によるバックグラウンドを避けるため、石英を用いた容器を製作し、低バックグラウンドの液体シンチレーション検出器を製作した。
また、ニュートラリーノと原子核との散乱は原子核recoilを引き起こすので、Back Groundの多くを占める電子recoilによる信号を液体シンチレータの発光波形を用いて判別出来ることを確認した。
また、光電子増倍管のDark Currentに起因するノイズも波形により判別出来ることを確認することができた。