Detection system for dark matter by high-resolution-nuclear-plate and super-resolution-microscopy

• Project/Area Number: 26287037
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Partial Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: Kuge Kenichi 千葉大学, 融合科学研究科(研究院), 教授 (10125924)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中 竜大 名古屋大学, 学内共同利用施設等, 助教 (00608888) ; 佐藤 修 名古屋大学, 学内共同利用施設等, 助教 (20377964)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000); Fiscal Year 2016: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2015: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2014: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000)
• Keywords: 放射線 / 暗黒物質 / 飛跡検出 / 原子核乾板 / 超微粒子乳剤 / 超解像顕微鏡法 / 蛍光標識化 / プラズモン共鳴発光 / 素粒子 / 素粒子実験 / 粒子測定技術 / 放射線飛跡検出

Outline of Final Research Achievements

We aimed to develop the detection system of fine radiation-tracks due to the dark matter recorded on nuclear plates with ultra-fine-grain emulsions as a part of international project for the dark matter search NEWS(Nuclear Emulsion for WIMPs Search). We studied the methods of fluorescence labeling and surface-localized-plasmon-resonance emission for the super-high-resolution microscopy in order to detect fine tracks smaller than the resolution of optical microscope, and observed fine images not-resolving on the microscope. Technologies for nuclear plates such as sensitization method for ultra-fine grain emulsions and noise removal were developed.

Research Products

• [Int'l Joint Research] tituto Nazionale di Fisica Nucleare/Napori Univ./BARI Univ.(Italy)
• [Int'l Joint Research] Joint Institute for Nuclear Research/Lebedev Physical Institute/Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics(ロシア連邦)
• [Int'l Joint Research] Middle East Technical University(Turkey)
• [Int'l Joint Research] Nagoya University(Japan)
• [Int'l Joint Research] Istituto Nazionale di Fisica Nucleare(Italy)
• [Int'l Joint Research] Joint Institute for Nuclear Research/Lebedev Physical Institute/Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics(ロシア連邦)
• [Int'l Joint Research] Middle East Technical University(Turkey)
• [Journal Article] Sensitization of ultra-fine-grain photographic emulsions (II): Combination of chemical sensitization and halogen acceptors (2017)
  • Author(s): K.Kuge, K.Morimoto
  • Journal Title: Bulletin of the Society of Photography and Imaging of Japan Volume: 27
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Readout technologies for directional WIMP Dark Matter detection (2016)
  • Author(s): J.B.R. Battat, I.G. Irastorza, … K. Miuchi(57番目)… T. Naka(63番目) 全93名
  • Journal Title: Physics Reports Volume: 662 Pages: 1-46
  • DOI: 10.1016/j.physrep.2016.10.001
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 銀塩写真感光材料の感度調節による放射線飛跡の弁別検出 (2016)
  • Author(s): 久下謙一，稲葉俊喜，鈴木秀祐，小平聡
  • Journal Title: 日本写真学会誌 Volume: 79 Pages: 376-381
  • NAID: 130006258099
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 低速粒子飛跡の光感度検出に関する考察－低温トリボルミネッセンスの観察から (2016)
  • Author(s): 高田俊二，久下謙一
  • Journal Title: 日本写真学会誌 Volume: 79 Pages: 275-279
  • Open Access
• [Journal Article] 光と放射線による銀塩写真の感光の原理 (2016)
  • Author(s): 久下謙一
  • Journal Title: 日本写真学会誌 Volume: 79 Pages: 65-69
  • NAID: 130005464975
  • Open Access
• [Journal Article] Effect of contrast enhancement prior to iteration procedure on image correction for soft X-ray projection microscopy (2016)
  • Author(s): E. Jamsranjav, T. Shiina, K. Kuge, Y. Kinjo, Y. Nakamura, K. Shinohara, A. Ito
  • Journal Title: AIP Conference Proceedings Volume: 1696 Pages: 020037-020037
  • DOI: 10.1063/1.4937531
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 銀塩写真感光材料に記録された放射線飛跡の蛍光標識化法による検出（2）：ヨウ化銀に吸着した色素混合系での蛍光発光の増強 (2015)
  • Author(s): 久下謙一、水口剛太朗，伊瀬谷夏輝，宮川信一
  • Journal Title: 日本写真学会誌 Volume: 78 Pages: 169-173
  • NAID: 130005421386
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] エマルジョン暗黒物質探索実験NEWS(1) 解析速度とS/N向上のための光学システムの開発 (2017)
  • Author(s): 梅本篤宏, 中竜大, 浅田貴志, 桂川貴義, 吉本雅浩, 市来浩勝, 岡田晟那, 小林龍太, 多田智美, 佐藤修, 久下謙一, NEWS collaboration
  • Organizer: 日本物理学会年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学 豊中
  • Year and Date: 2017-03-17
• [Presentation] エマルジョン暗黒物質探索実験NEWS(2) 地下実験に向けた活動報告と課題 (2017)
  • Author(s): 中竜大, 梅本篤宏, 桂川貴義, 吉本雅浩, 浅田貴志, 市来浩勝, 岡田晟那, 小林龍太, 多田智美, 佐藤修, 久下謙一, NEWS collaboration
  • Organizer: 日本物理学会年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学 豊中
  • Year and Date: 2017-03-17
• [Presentation] 原子核乾板とプラズモン共鳴発光を用いた 放射線飛跡のエネルギーロス測定 (2017)
  • Author(s): 23.久下謙一，安達考洋, 梅本篤宏, 中 竜大, 小平 聡
  • Organizer: 第31回固体飛跡検出器研究会
  • Place of Presentation: 量子科学技術研究開発機構 関西光科学研究所
  • Year and Date: 2017-03-09
• [Presentation] Charge determination for high-Z nucleus by fine grain nuclear emulion (2017)
  • Author(s): O.Sato
  • Organizer: The 3rd International Symposium on "Quest for the Origin of Particles and the Universe"(KMI2017)
  • Place of Presentation: Nagoya University
  • Year and Date: 2017-01-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Direction Sensitive Direct Dark Matter Search with Super-High Resolution Nuclear Emulsions (2017)
  • Author(s): T.Naka
  • Organizer: The 3rd International Symposium on "Quest for the Origin of Particles and the Universe"(KMI2017)
  • Place of Presentation: Nagoya University
  • Year and Date: 2017-01-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 銀塩写真感光材料に記録された放射線飛跡の蛍光標識化法による検出（７）： 色素混合系での蛍光発光増強の基板依存性 (2016)
  • Author(s): 久下謙一，水口剛太郎、伊瀬谷夏輝、田代弘生
  • Organizer: 画像関連学会連合会第3回秋季大会
  • Place of Presentation: 京都工芸繊維大学
  • Year and Date: 2016-11-17
• [Presentation] 核破砕反応解析のための原子核乾板を複合した放射線飛跡検出器の開発 (2016)
  • Author(s): 稲葉俊喜，久下謙一、小平 聡、森島邦博
  • Organizer: 画像関連学会連合会第3回秋季大会
  • Place of Presentation: 京都工芸繊維大学
  • Year and Date: 2016-11-17
• [Presentation] 微粒子原子核乾板の原理的検出能力の直接測定 (2016)
  • Author(s): 16.浅田貴志，中 竜大、桂川貴義、吉本雅浩、梅本篤宏、市来浩勝、岡田晟那、桑原謙一、久下謙一
  • Organizer: 画像関連学会連合会第3回秋季大会
  • Place of Presentation: 京都工芸繊維大学
  • Year and Date: 2016-11-17
• [Presentation] 超微粒子乳剤における潜像核の酸化還元電位測定 (2016)
  • Author(s): 17.多田智美，中 竜大、久下 謙一
  • Organizer: 画像関連学会連合会第3回秋季大会
  • Place of Presentation: 京都工芸繊維大学
  • Year and Date: 2016-11-17
• [Presentation] エマルジョン暗黒物質探索実験NEWS(3) 全体報告 (2016)
  • Author(s): 11.中 竜大，浅田貴志, 桂川貴義, 吉本雅浩, 梅本篤宏, 市来浩勝, 佐藤修, 田原譲, 岡田晟那, 久下謙一，他 NEWS collaboration
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学
  • Year and Date: 2016-09-21
• [Presentation] エマルジョン暗黒物質探索実験NEWS(2) 解析段階における背景事象の理解 (2016)
  • Author(s): 12.桂川貴義，中竜大, 浅田貴志, 吉本雅浩, 梅本篤宏, 市来浩勝, 岡田晟那, 佐藤修, 久下謙一, NEWS collaboration
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学
  • Year and Date: 2016-09-21
• [Presentation] エマルジョン暗黒物質探索実験NEWS(1) 検出器応答を含む方向感度シミュレーション (2016)
  • Author(s): 13.浅田貴志，中竜大, 桂川貴義, 吉本雅浩, 梅本篤宏, 市来浩勝, 岡田晟那, 佐藤修, 久下謙一, NEWS collaboration
  • Organizer: 日本物理学会2016年秋季大会
  • Place of Presentation: 宮崎大学
  • Year and Date: 2016-09-21
• [Presentation] The technical improvements on NEWS experiment (2016)
  • Author(s): T.Asada. T.Naka, K.Kuge, NEWS collaboration
  • Organizer: The 11th Identification of Dark Matter confer(IDM 2016)
  • Place of Presentation: Sheffield, UK
  • Year and Date: 2016-07-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 原子核乾板の検出能力限界の測定と評価 (2016)
  • Author(s): 8.浅田貴志，中竜大、桂川貴義、吉本雅浩、梅本篤宏、木村充弘、桑原謙一、久下謙一
  • Organizer: 2016年度日本写真学会年次大会
  • Place of Presentation: 東京工業大学、長津田
  • Year and Date: 2016-06-08
• [Presentation] 低速粒子飛跡の高感度検出に関する考察 － 低温Triboluminescenceの観察から (2016)
  • Author(s): 高田俊二、久下謙一
  • Organizer: 2016年度日本写真学会年次大会
  • Place of Presentation: 東京工業大学、長津田
  • Year and Date: 2016-06-08
• [Presentation] 超微粒子乳剤の増感効果 (2016)
  • Author(s): 川島 一将，久下謙一
  • Organizer: 2016年度日本写真学会年次大会
  • Place of Presentation: 東京工業大学、長津田
  • Year and Date: 2016-06-08
• [Presentation] エマルション暗黒物質探索実験NEWS(2) 超微粒子乳剤の低バックグラウンド化に向けた研究 (2016)
  • Author(s): 木村充宏、中竜大, 浅田貴志, 桂川貴義, 吉本雅浩, 梅本篤宏, 古屋駿二, 待井翔吾, 市来浩勝, 佐藤修, 久下謙一, NEWS collaboration
  • Organizer: 日本物理学会年次大会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2016-03-19
• [Presentation] 銀塩感光材料に記録された放射線飛跡の蛍光標識化による検出(6) 蛍光標識化法の改良 (2015)
  • Author(s): 水口剛太朗、伊瀬谷夏輝，小平聡，久下謙一
  • Organizer: 画像関連学会連合会第2回秋季大会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2015-11-19
• [Presentation] Design of Photographic Emulsion to Detect Ionizing Radiation Tracks: Detecting Ultra-short Tracks with an Ultra-fine Grain Emulsion (2015)
  • Author(s): Takada S., Kuge K.
  • Organizer: The 1st International Conference on Advanced Imaging (ICAI)
  • Place of Presentation: Tokyo
  • Year and Date: 2015-06-17
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] The Simulation about Effects of Micro Construction in the Nuclear Emulsion (2015)
  • Author(s): Asada T., Naka T., Katsuragawa T., Yoshimoto M., Umemoto A., Furuya S., MachiiS., Tanaka A., Kuwabara K., Kuge K., Nakamura M.
  • Organizer: The 1st International Conference on Advanced Imaging (ICAI)
  • Place of Presentation: Tokyo
  • Year and Date: 2015-06-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Detection of Radiation Tracks Recorded on Silver-salt Photographic Materials by Fluorescence-labeling Method (IV).; Fluorescence Enhancement by Mixed-dye System Adsorbed on Silver Iodide (2015)
  • Author(s): Iseya N., Kuge K., Miyagawa M., Mizuguchi G.
  • Organizer: The 1st International Conference on Advanced Imaging (ICAI)
  • Place of Presentation: Tokyo
  • Year and Date: 2015-06-17
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] The performance and status of directional dark matter search with the nuclear emulsion (2015)
  • Author(s): Asada T., Naka T., Katsuragawa T., Yoshimoto M., Umemoto A., Furuya S., Machii S., Ichiki H., Sato O., Tawara Y., de Lellis G., Di Crescenzo A., Aleksandrov A., Tioukov T., Sirignano C., D’Ambrossio D., Di Marco N., Pupilli F., Rosa G., Monacelli P.
  • Organizer: CYGNUS2015 5th Workshop on Directional Detection of Dark Matter
  • Place of Presentation: Los Angeles, USA
  • Year and Date: 2015-06-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 銀塩写真感光材料を用いた飛跡検出における低温赤色光後露光補力効果の温度依存性 (2015)
  • Author(s): 久下謙一，砂坂康平，小平聡
  • Organizer: 第29回固体飛跡検出器研究会
  • Place of Presentation: 福井大学
  • Year and Date: 2015-03-30 – 2015-03-31
• [Presentation] エマルジョン暗黒物質探索実験(2)～解析装置の性能向上～ (2015)
  • Author(s): 桂川貴義，中竜大，浅田貴志，吉本雅浩，梅本篤宏，古屋俊二，待井翔吾，田中阿由菜，中村光廣，中野敏行，佐藤修，桑原謙一，田原譲，久下謙一
  • Organizer: 2015年日本物理学会年次大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学
  • Year and Date: 2015-03-24
• [Presentation] エマルジョン暗黒物質探索実験(3)～超解像技術を用いた飛跡解析法の研究開発～ (2015)
  • Author(s): 梅本篤宏，中竜大，浅田貴志，桂川貴義，吉本雅浩，古屋俊二，待井翔吾，田中阿由菜，中村光廣，中野敏行，佐藤修，桑原謙一，田原譲，久下謙一
  • Organizer: 2015年日本物理学会年次大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学
  • Year and Date: 2015-03-24
• [Presentation] 超微粒子乳剤における潜像形成メカニズムの考察 (2014)
  • Author(s): 古屋駿二、中竜大、浅田貴志、桑原謙一、久下謙一
  • Organizer: 画像関連学会連合会第一回秋季合同大会
  • Place of Presentation: 京都工芸繊維大学
  • Year and Date: 2014-11-20 – 2014-11-21
• [Presentation] 極短粒子線飛跡に対する原子核乾板の分解能評価とシミュレーション予測 (2014)
  • Author(s): 浅田貴志、中竜大、桂川貴義、古屋駿二、吉本雅浩、桑原謙一、久下謙一、中村光廣
  • Organizer: 画像関連学会連合会第一回秋季合同大会
  • Place of Presentation: 京都工芸繊維大学
  • Year and Date: 2014-11-20 – 2014-11-21
• [Presentation] 原子核乾板における局在表面プラズモン共鳴現象を用いた超解像飛跡解析 (2014)
  • Author(s): 梅本篤宏、中竜大、浅田貴志、桂川貴義、吉本雅浩、中村光廣
  • Organizer: 画像関連学会連合会第一回秋季合同大会
  • Place of Presentation: 京都工芸繊維大学
  • Year and Date: 2014-11-20 – 2014-11-21
• [Presentation] 銀塩写真感光材料に記録された放射線飛跡の蛍光標識化による検出(3) 蛍光発光メカニズムの解析 (2014)
  • Author(s): 水口剛太朗、伊瀬谷夏輝、小平聡、大石恭史、久下謙一
  • Organizer: 画像関連学会連合会第一回秋季合同大会
  • Place of Presentation: 京都工芸繊維大学
  • Year and Date: 2014-11-20 – 2014-11-21
• [Presentation] エマルジョン暗黒物質探索実験に向けた開発状況1～デバイス開発状況～ (2014)
  • Author(s): 中竜大，浅田貴志，桂川貴義，吉本雅浩，梅本篤宏，古屋駿二，待井翔吾，田中阿由菜，中村光廣，佐藤修，中野敏行，桑原謙一，田原譲，久下謙一
  • Organizer: 2014年日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 佐賀大学
  • Year and Date: 2014-09-21
• [Presentation] エマルジョン暗黒物質探索実験に向けた開発状況2～検出効率に関する研究～ (2014)
  • Author(s): 桂川貴義，中竜大，浅田貴志，吉本雅浩，梅本篤宏，古屋俊二，待井翔吾，田中阿由菜，中村光廣，中野敏行，佐藤修，桑原謙一，田原譲，久下謙一
  • Organizer: 2014年日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 佐賀大学
  • Year and Date: 2014-09-21
• [Presentation] 暗黒物質方向探索実験における表面プラズモン共鳴を利用した飛跡解析 (2014)
  • Author(s): 梅本篤宏，中竜大，浅田貴志，桂川貴義，中村光廣
  • Organizer: 2014年日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 佐賀大学
  • Year and Date: 2014-09-21
• [Presentation] 超微粒子原子核乾板における低バックグラウンド化に向けた研究開発 (2014)
  • Author(s): 古屋駿二，中竜大，浅田貴志，久下謙一
  • Organizer: 2014年日本物理学会秋季大会
  • Place of Presentation: 佐賀大学
  • Year and Date: 2014-09-21
• [Remarks] 久下研究室ホームページ
  • URL: http://kugelab.ecgo.jp/
• [Remarks] NEWS:Nuclear Emulsion WIMP Research
  • URL: https://agenda.infn.it/getFile.py/access?contribId=3&resId=0&materialId=slides&confId=7746
• [Remarks] 千葉大学久下研究室ホームページ
  • URL: http://kugelab.ecgo.jp/
• [Remarks] 名古屋大学F研 基本粒子研究室ホームページ
  • URL: http://flab.phys.nagoya-u.ac.jp/2011/