Search for light dark matter using fluoride crystals
| Project/Area Number |
19H01917
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
ISHIDOSHIRO Koji 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 准教授 (20634504)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上野 一樹 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教 (20587464)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
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| Keywords | 暗黒物質 / 超伝導センサー / 超伝導素子 / 超伝導検出器 / 暗黒物資 / 単電子 |
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| Outline of Research at the Start |
世界中で暗黒物質の探索実験が精力的に進められている。本命は10-1000GeV程度の質量を持つWIMP暗黒物質である。しかし、非常な努力に関わらずWIMP暗黒物質の兆候は直接には見つかていない。加速器実験においてもWIMP暗黒物質を理論的に導くSUSYなどの発見には成功していない。
そこで、本研究はフッ化カルシウムをターゲットにスピン相互作用する軽い暗黒物質に焦点を当てる。超伝導素子KIDを使った熱量-蛍光の同時読み出しを合わせて、世界最高感度でスピン相互作用する軽い暗黒物質の探索を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
To search for light dark matter through spin-dependent interactions, we proposed to attach a superconducting sensor (kinetic inductance detector) directly to a calcium fluoride substrate. The prototype was fabricated in a clean room at RIKEN and demonstrated in a dilution refrigerator at Tohoku University. We experimentally validated the idea. In fact, we succeeded in detecting 5.9 KeV X-rays from a 55Fe source and confirmed that the performance is sufficient for dark matter search. In addition, we have developed a readout technique using RFSoC and a single electron generator for future low-energy calibration.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
暗黒物質の正体を解明することは、宇宙の進化を解き明かす鍵となる。しかし、非常な努力にも関わらずその正体は未だ未知の部分が多い。本研究は、そのような暗黒物質を探索するための新しい方法を提案し、その方法の実現性を実際に検証したものである。これにより、暗黒物質解明のための新しい道具を得たこととなる。
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Report
(4 results)
Research Products
(5 results)
