大型キセノン検出器を用いた暗黒物質の世界最高感度探索
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19J20429
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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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 | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
加藤 伸行 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2020: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 暗黒物質 / 直接探索 / キセノン / 液体キセノン / 純化 |
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| Outline of Research at the Start |
暗黒物質は現在の宇宙論では外すことのできない部分を占めているがその正体は分かっていない。本研究ではイタリアで行われる予定の液体キセノンを使った実験で暗黒物質の世界最高感度探索を行うものである。ハードウェアの面では、申請者は液体キセノンの純度測定を行う装置を開発し運用する。また、実験が始まったらそのデータの解析を他の共同研究者と共に行いデータを最大限生かす努力をする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はまず、開発してきたキセノン純化システムを引き続き運用してXENONnTの電子寿命（純度指標）を10ミリ秒を超えるところまで上げることができた。これは過去の実験であるXENON1Tが1ミリ秒にに届かない程度であったこと、XENONnTがXENON1Tの約３倍のキセノン量を持つことからも驚異的な結果である。この電子寿命はXENONnT実験にとっては十分に長いものであり、このような最高のキセノンの状態のままXENONnTの物理観測を開始することができた。懸念であったラドンレートも、新しい純化装置からの寄与は小さく、全体のラドンレートについて世界で一番低い値を達成した。また、同じく運用を続けていた純度モニターはただ純度を測定しているだけでなく、いくつかのオペレーション上の重要な意思決定を行う上で非常に有益なデータを提供し、XENONnT実験の物理観測開始に大きく寄与した。
本年度中についに物理観測が開始したことから、そこから出てくるデータの解析も精力的に行なった。特に、実験の最重要パラメータである電子寿命については、初期から開発をおこなっていた純度モニターとXENONnT実験装置自身から出てくるものどちらも利用して解析をした。これは二相式キセノンTIme Projection Chamber中でドリフト電子が酸素等電気陰性度の高い不純物によって捕獲され減衰する効果を補正するもので、実験の基本原理に深く関連することからほぼ全ての解析で使用される。本年度中にXENONnT実験の初期データを用いた物理結果の公表にまでは至らなかったが、解析は進行中であり近いうちに公表されることが期待される。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(10 results)
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[Journal Article] 222Rn emanation measurements for the XENON1T experiment2021
Author(s)
E. Aprile, ..., Y. Itow, ..., S. Kazama, ..., K. Martens, ..., S. Moriyama, ..., A. Takeda, ..., et. al. (XENON Collaboration)
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Journal Title
Eur. Phys. J. C 81:337 (2021) pp1-14
Volume: C 81:337
Issue: 4
Pages: 1-14
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Projected WIMP sensitivity of the XENONnT dark matter experiment2020
Author(s)
E. Aprile, ..., Y. Itow, ..., S. Kazama, ..., K. Martens, ..., S. Moriyama, ..., A. Takeda, ..., et. al. (XENON Collaboration)
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Journal Title
Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
Volume: 2020
Issue: 11
Pages: 031-031
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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