磁気単極子等の超重新粒子の探索

• Project/Area Number: 60060002
• Research Category: Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 折戸 周治 東京大学, 理学部, 教授 (10092173)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小倉 紘一 日本大学, 生産工学部, 助教授 (60059681) ; 道家 忠義 早稲田大学, 理工学研究所, 教授 (60063369)
• Project Period (FY): 1985 – 1989
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1989)
• Budget Amount: ¥270,000,000 (Direct Cost: ¥270,000,000); Fiscal Year 1989: ¥12,000,000 (Direct Cost: ¥12,000,000); Fiscal Year 1988: ¥19,000,000 (Direct Cost: ¥19,000,000); Fiscal Year 1987: ¥23,000,000 (Direct Cost: ¥23,000,000); Fiscal Year 1986: ¥125,000,000 (Direct Cost: ¥125,000,000); Fiscal Year 1985: ¥91,000,000 (Direct Cost: ¥91,000,000)
• Keywords: 超重粒子 / 宇宙 / 素粒子 / 固体飛跡検出器 / モノポール / 宇宙線 / 超重素粒子

Research Abstract

60年から62年に亘って宇都宮市大谷採石場に設置され約3年のExposureを経たCRー39プラスチック飛跡検出器のスタックの残りを回収し解析を行なった。4層に組まれたスタックの内、第1層と第2層をまず苛性ソーダによってエッチング処理し、粒子の飛跡が作る貫通孔をCCDカメラとADC、計算機を連動させた自動スキャン装置で探した。もし第1層と第2層に対応した貫通孔らしきものがある場合には、第3・4層をエッチング、スキャンして貫通した超重粒子の飛跡と見なせるか判定した。その結果、これまでに4層すべてに位置・方向のそろった貫通孔は発見されなかった。同時に種々の重イオンを照射したCRー39のサンプルを長期間大谷採石場に放置したものを実際のスタックと同時にエッチングし、経年変化を含めたCRー39の感度を求めた。この感度を使って種々の超重粒子候補について、その流束の上限を速度の関数として求めた。得られた流束の上限は最高で3×10^<-16>/cm^2・sec・srに達し、従来の世界の実験に比べ1/10という遙かに厳しい上限を10^<10>〜10^<22>GeVまでの磁気単極子、荷電粒子、クォークマター等の超重粒子候補について与えるものである。特に光速の1/10000程度の速度を持ち太陽系に拘束されているような低速粒子については、これまでの実験に比べ1/100以下という飛躍的に微少な流束まで探索された。
これらの成果は国際会議等で報告し、これまでに2編の論文を国際的学術雑誌に発表、2編を投稿中であり、更に1編の論文を準備中である。

Research Products

• [Publications] Nakamura,S.et al.: "A LARGE ETCHING SYSTEM FOR A PLASTIC TRACK DETECTOR" Nuclear Instruments and Methods. A286. 323-326 (1990)
• [Publications] Ichinose,H.et al.: "CR-39 DETECTOR AND EXPERIMENTAL TECHNIQUES OF COSMIC SUPERMASSIVE PARTICLES SEARCH" Nuclear Instruments and Methods. A286. 327-333 (1990)
• [Publications] Orito,S.et al.: "New Limit on the Flux of Strange Matter" Physical Review Letters.
• [Publications] Orito,S.et al.: "Search for GUTs Monopoles with Track-etch Detectors" Physics Letters.
• [Publications] Imori,M.et al.: "Improved Scanning System for Large Area Track-Etch Detectors" Nuclear Instruments and Methods.
• [Publications] T.Doke;H.Tawara;H.Ichinose;K.Kuwabara;S.Nakamura;S.Orito;K.Ogura: Nuclear Instruments and Methods.
• [Publications] K.Ogura;H.Tawara;T.Hayashi;H.Ichinose;S.Nakamura;S.Orito: Nuclear Instruments and Methods.
• [Publications] S.Nakamura;S.Orito;T.Doke;H.Ichinose;K.Kuwabara;H.Tawara;K.Ogura: Nuclear Instruments and Methods.
• [Publications] M.Imori;K.Kawagoe;S.Nakamura,T.Tsukamoto;K.Yamamoto;S.Orito: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. B18. 307-310 (1987)
• [Publications] S.Nakamura;K.Kawagoe;K.Yamamoto;S.Orito;H.Ichinose;T.Doke;T.Hayashi;H.Tawara;K.Ogura: Physics Letters. 813. 395-399 (1987)
• [Publications] K.Ogura;H.Tawara;T.Hayashi;H.Ichinose;T.Doke;S.Nakamura;S.Orito: Nuclear Instrument and Methods.
• [Publications] K.Ogura;H.Tawara;T.Hayashi;H.Ichinose;T.Doke;S.Nakamura;S.Orio: Nuclear Instruments and Methods.