| Project/Area Number |
21H04466
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
伊藤 好孝 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (50272521)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山下 雅樹 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任准教授 (10504574)
風間 慎吾 名古屋大学, 素粒子宇宙起源研究所, 准教授 (40736592)
森山 茂栄 東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (50313044)
小林 雅俊 名古屋大学, 素粒子宇宙起源研究所, 特任助教 (50824059)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥41,990,000 (Direct Cost: ¥32,300,000、Indirect Cost: ¥9,690,000)
Fiscal Year 2023: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥13,130,000 (Direct Cost: ¥10,100,000、Indirect Cost: ¥3,030,000)
Fiscal Year 2021: ¥13,130,000 (Direct Cost: ¥10,100,000、Indirect Cost: ¥3,030,000)
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| Keywords | 暗黒物質 / 地下宇宙線 / 超対称性粒子 / 液体キセノン / ニュートリノ / 非加速器素粒子物理 / 国際協力 / アクシオン / 液体キセノン検出器 / 地下実験 / 太陽ニュートリノ / 地下宇宙線実験 / 非加速器素粒子物理学 / 宇宙線 / TPC検出器 / 非加速器素粒子実験 / 素粒子 |
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| Outline of Research at the Start |
宇宙の質量の大部分を担う暗黒物質は、未知の重い素粒子WIMPが有力視されているが。近年XENON1T実験で低エネルギーの電子の観測数に予想を超える超過が見つかり、未知の軽い素粒子の可能性も出てきた。本研究では、8トン液体キセノンを用いたXENON1T実験後継のXENONnT実験により、この電子超過問題の検証を中心に史上最高感度での暗黒物質・新物理の探索を行うともに、その探索性能の限界を決めている内部からの放射性不純物の侵入を低減する密閉型液体キセノン検出器を開発し、10kgのプロトタイプを製作して性能を検証し、次世代40トン級液体キセノン暗黒物質検出器への道筋をつける。
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| Outline of Annual Research Achievements |
XENONnT 最初のデータSR0（1.1 t-year）を用いて、初めてのWIMPとキセノン原子核との反跳事象の探索の結果を取りまとめ、Physical Review Letters誌に発表した。結果として、WIMPの有意な信号は見つからず、WIMPと核子とのスピン非依存型散乱断面積の上限値として、2.58x10^-47 cm^2(28GeV質量WIMP対して)を得た。引き続き、内部ラドン量の低減を図りながら、XENONnT実験のデータ取得を続け、太陽ニュートリノによる原子核反跳や太陽ppニュートリノの電子散乱の初検出へ向けた準備を行なった。
将来の50トン級の超大型液体キセノン検出器を用いた暗黒物質探索実験に向けて、密閉型TPC検出器の要素開発とテストベンチの構築を進めた。石英フランジ容器のラドン阻止能力については、フランジデザインの改善を行うと共に、フランジ圧とリークレートの関係の評価を行なった。また、液相１相式TPCへの応用を目指して、石英細線コーティング電極について、液体キセノン中での比例蛍光を起こすのに十分な電場勾配達成が可能な電極デザインを行い、また実際に細線電極の試作を行なった。
これら将来の液体希ガスTPC検出器についての要素技術の開発研究成果の発信と研究交流を行う国際研究会”Nagoya Workshop on Technology and Instrumentation in Future Liquid Noble Gas Detectors"を、2月14-16日に名古屋大学KMIにおいて開催した。国内外から44名の液体キセノン、液体アルゴンTPC検出器の専門家が集結し、新たな光検出器、バックグランド低減、電極構造の設計などについて情報交換を行った。
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| Research Progress Status |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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