| Project/Area Number |
22K14057
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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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 | Kyoto University |
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Principal Investigator |
Ikeda Tomonori 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(PD) (90898454)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 暗黒物質 / ガンマ線 / ガス検出器 / コンプトンカメラ / MeVガンマ線 / MPGD / 宇宙線 / 素粒子 |
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| Outline of Research at the Start |
宇宙MeVガンマ線観測は元素起源と暗黒物質の両方にアクセス可能な重要な観測領域であるが、その観測は20年もの間進歩していない。これを打開するにはMeVガンマ線望遠鏡ETCCが非常に有用だが、有効面積が小さいことが欠点であった。そこで本研究では、コンプトン散乱体としての役割に特化した「高圧CF4ガス充填式飛跡検出器」を開発し、この弱点を克服する。高圧下でのガス検出器の運用は、微細な電極間での放電が問題となるが、これをガラス素材で製作された飛跡検出器u-PICで解決する。これが完遂しETCCに導入できれば、1ヶ月の気球実験で世界最高感度の宇宙MeVガンマ線観測が可能となる。
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| Outline of Final Research Achievements |
In the electron tracking Compton-camera (ETCC), there is an issue with the small effective area for gamma rays. We can overcome this issue by using CF4 gas, which has a huge Compton scattering cross-section, in a high-pressure environment for the tracking detector. Therefore, we performed some tests using our specially developed gas imaging detector called the "three-electrode u-PIC" with CF4 gas. We found that even at 1 atm with Ne:CF4 = 1:1, we could get enough gas gain. Also, by applying voltage using the three-electrode u-PIC's electrode structure, the gas gain increased by about three times. Finally, we constructed the ETCC and evaluated the point spread function (PSF) of the 662 keV. The PSF was 21.5 degrees.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
宇宙MeVガンマ線観測は元素起源と暗黒物質の解明にアクセス可能な重要な観測領域である。 しかし、MeVガンマ線観測は他のエネルギー帯域と比べて非常に遅れており、COMPTEL実験の観測から20年もの間、感度が向上していない。これを解決するためには、コンプトン散乱事象の全ての情報を取得可能な、電子飛跡検出型コンプトンカメラETCCが有用である。本研究成果は、ETCCでも有効面積を拡大することができることを実験的に示した。また、新型の3電極型u-PICによって、さらに高性能な宇宙MeVガンマ線望遠鏡が開発できる指針を与える重要な結果となっている。
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