Experimental verification of the Migdal effect using a high-pressure xenon gas detector

• Project/Area Number: 24K00652
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 中村 輝石 東北大学, 理学研究科, 助教 (80750463)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 東野 聡 神戸大学, 理学研究科, 学術研究員 (00895469)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2029-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2028: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2027: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2026: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2025: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2024: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: ミグダル効果 / 暗黒物質 / キセノンガス検出器 / 中性子

Outline of Research at the Start

本研究の目的は『原子核散乱に伴うミグダル効果の観測』である。ミグダル効果とは、原子核が軌道電子が追従できないくらい急速に動く際に、電子が高いエネルギー状態となり電離や励起が起きる現象である。ミグダル効果を暗黒物質探索の解析に利用すると感度が飛躍的に向上する。量子力学の計算からミグダル効果の存在は古くから予言されているが、実験的な難しさから、原子核散乱に伴うミグダル効果の観測例はない。我々はミグダル効果で電離が起きたときに発生する特性X線に着目し、独自に開発している高圧キセノンガス検出器に中性子ビームを照射し、原子核散乱に伴うミグダル効果の世界初観測を目指す。