Axion search experiments from ground and space with new X-ray pixel detectors
Publicly Offered Research
Project Area | What is dark matter? - Comprehensive study of the huge discovery space in dark matter |
Project/Area Number |
21H05461
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Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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Research Institution | Kyoto University |
Principal Investigator |
鶴 剛 京都大学, 理学研究科, 教授 (10243007)
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Project Period (FY) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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Keywords | アクシオン / 暗黒物質 / SOIPIX / X線 / X線 |
Outline of Research at the Start |
申請者独自の「イベント駆動型X線SOIPIX」を用いる2つのアクシオン探索実験,すなわちテーブルトップ型の「ISAI実験」と,次世代硬X線衛星FORCEによる「ALPINE観測」を開始する. それぞれの実験は原子核または光子との相互作用に特化しており,相互作用の混合の不定性が無い.ISAI実験で従来を超える感度でアクシオンを探索し,アクシオンの質量や原子核との相互作用の強さに対し,過去最高の制限をつける.さらにISAI実験で得た知見から,衛星搭載用SOIPIXの高性能化を行い,FORCE衛星とALPINE観測の実現性を高める.
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Outline of Annual Research Achievements |
2020年6月,XENON1T実験より太陽アクシオン起源と解釈可能な信号が初めて得られた.アクシオン以外の可能性も残るが,アクシオン起源であった場合には,電子,光子,原子核それぞれとの相互作用の混合と解釈される.アクシオンの背後の物理を探るには,相互作用ごとに特化した測定が喫緊である.そこで独自の「イベント駆動型X線SOIPIX」を用いる2つの実験,テーブルトップ型の「ISAI実験」と次世代硬X線衛星FORCEによる「ALPINE観測」を開始する.それぞれの実験は原子核または光子との相互作用に特化しており,混合の不定性が無い.ISAI実験で従来を超える感度でアクシオンを探索し,アクシオンの質量や原子核との相互作用の強さに対し,過去最高の制限をつける.さらにISAI実験で得た知見から,衛星搭載用SOIPIXの高性能化を行い,FORCE衛星とALPINE観測の実現性を高める.2年間の研究実績として,(1) 本研究開始前までに行っていた全体の構成の検討をさらに進め,それぞれのコンポーネントの間のインターフェースを決定した.(2)実験に必要な装置の導入を行った.すなわち,低温動作させ暗電流を抑えるために必要な恒温槽,太陽アクシオンの標的となるFe-57箔,必要なイベント駆動型X線SOIPIXの確保,読み出し回路基板の確保, アクティブシールドの部材の製造などである.別途確保した科研費で,カメラ部の無酸素銅やFe-57箔フォルダの製造も行った.(3) SOIPIX素子の性能向上にもつとめ,アナログ出力波形の改善を行った新しい大型素子XRPIX-Xの製造を行った.以上の開発研究から,コミッショニングに必要な準備は終了することができた.これが本研究の実績である.本研究に引き続き,同じ学術変革領域の公募研究として新たに採択されたので,太陽アクシオン観測を開始する.
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Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(57 results)
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[Presentation] 超新星残骸 G0.61+0.01 におけるジェット状爆発の観測的証拠の発見2023
Author(s)
田中優貴子, 内田裕之, 松永海, 成田拓仁, 天野雄輝, 佳山一帆, 鶴剛, 前田啓一 (京都大), 田中孝明 (甲南大), 岡朋治 (慶應義塾大), 竹川俊也 (神奈川大)
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日本天文学会 2023春季年会
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[Presentation] X線分光撮像衛星XRISM搭載軟X線撮像装置Xtendの開発の状況 (9)2023
Author(s)
内田裕之, 萩野浩一, 野田博文, 林田清, 冨田洋, 森浩二, 中嶋大, 田中孝明, 鶴剛, 松本浩典, 岡島崇, 吉田鉄生, 米山友景, 石田学, 前田良知, 村上弘志, 山内誠, 廿日出勇, 信川正順, 信川久実子, 幸村孝由, 小林翔悟, 鈴木寛大, 平賀純子, 内山秀樹, 山岡和貴, 尾崎正伸, 堂谷忠靖, 常深博, 水野恒史, 他 XRISM/Xtend チーム
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日本物理学会 第77回年次大会(2022年)
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[Presentation] 広帯域X線の高感度観測衛星 FORCE:高精度の姿勢決定系の検討と汎用天文台としての位置づけ2023
Author(s)
中澤知洋, 森浩二, 村上弘志, 久保田あや, 小林翔悟, 幸村孝由, 萩野浩一, 高橋忠幸, 馬場彩, 小高裕和, 寺田幸功, 榎戸輝揚, 内山泰伸, 佐藤寿紀, 石村康生, 北山哲, 谷津陽一, 藤田裕, 石田学, 渡辺伸, 山口弘悦, 中嶋大, 古澤彰浩, 信川正順, 太田直美, 鶴剛, 他 FORCE WG
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日本物理学会 第77回年次大会(2022年)
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[Presentation] X 線分光撮像衛星 (XRISM) 搭載軟 X 線撮像装置 (Xtend) の開発の現状 (8)2022
Author(s)
小林翔悟 (東理大), 鈴木寛大 (甲南大), 森浩二 (宮大, ISAS/JAXA), 冨田洋 (ISAS/JAXA), 中嶋大 (関東学院大, ISAS/JAXA), 林田清, 野田博文 (阪大), 鶴剛 (京大), 他 XRISM/Xtend チーム
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日本天文学会 2022年秋季年会
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[Presentation] XRISM 搭載軟X線撮像検出器 SXI のフライト用 CCD 素子の地上較正試験に おける分光性能の評価2022
Author(s)
宮_啓太郎, 寺田裕太, 金丸善朗, 楠康平, 大塚芳徳, 横須晴彦, 米丸若菜, 森浩二 (宮崎大学), 青木悠 馬, 信川久実子 (近畿大学), 筆本脩介, 信川正順 (奈良教育大学), 内田裕之, 鶴剛 (京都大学), 他 XRISM/Xtend チーム
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日本天文学会 2022年秋季年会
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[Presentation] XRISM 搭載軟X線撮像検出器 SXI のイベント検出アルゴリズムのパラメタ決定2022
Author(s)
大塚芳徳, 金丸善朗, 宮_啓太郎, 楠康平, 横須晴彦, 米丸若菜, 森浩二 (宮崎大学), 信川久実子 (近畿 大学), 信川正順 (奈良教育大学), 内田裕之, 鶴剛 (京都大学), 他 XRISM/Xtend チーム
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日本天文学会 2022年秋季年会
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[Presentation] SOI 技術を用いた新型 X 線撮像分光器の開発 54 : PDD 構造を有する X 線SOI-CMOS 検出器 XRPIX の TID 効果測定試験2022
Author(s)
岩切卯月, 森浩二, 武田彩希, 西岡祐介, 行元雅貴, 石田辰徳, 泉大輔 (宮崎大学), 鶴剛, 内田裕之, 天野 雄輝, 佳山一帆, 松田真宗 (京都大学), 倉知郁生 (ディーアンドエス), 新井康夫 (KEK), 幸村孝由, 土 居俊輝, 角町駿, 武居悠貴, 清水真 (東京理科大学), 萩野浩一 (関東学院大学), 田中孝明 (甲南大学)
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日本天文学会 2022年秋季年会
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[Presentation] SOI 技術を用いた新型 X 線撮像分光器の開発 55:現在の到達点と今後の開発2022
Author(s)
鶴 剛, 内田裕之, 上ノ町水紀,池田智法,佳山一帆, 松田真宗, 天野雄輝(京都大), 森浩二, 武田彩 希, 西岡祐介, 行元雅貴, 石田辰徳, 泉大輔, 岩切卯月(宮崎大), 幸村孝由, 他
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日本天文学会 2022年秋季年会
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[Presentation] A hard X-ray complement to Athena: The prospect of hard X-ray astronomy in the 2030s and the FORCE mission2022
Author(s)
Hornschemeier, Ann ; Mori, Koji ; Tsuru, Takeshi ; Nakazawa, Kazuhiro ; Ueda, Yoshihiro ; Tanaka, Takaaki ; Watanabe, Shin ; Ishida, Manabu ; Matsumoto, Hironori ; Awaki, Hisamitsu ; Okajima, Takashi ; Zhang, William ; Yukita, Mihoko ; Williams, Brian
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AAS High Energy Astrophysics Division meeting #19
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[Presentation] Recent progress in development of trigger-output event-driven x-ray astronomy SOI pixel sensors2022
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Takeshi Go Tsuru, Hiroyuki Uchida, Kazuho Kayama, Yuki Amano, Koji Mori, Ayaki Takeda, Yusuke Nishioka, Masataka Yukumoto, Kira Mieda, et al.
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SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation, 2022, Montr_al, Qu_bec, Canada
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Int'l Joint Research
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[Presentation] 広帯域X線の高感度観測衛星 FORCE:2022年秋におけるミッション提案の現状2022
Author(s)
中澤知洋, 森浩二, 村上弘志, 久保田あや, 小林翔悟, 幸村孝由, 高橋忠幸, 馬場彩, 小高裕和, 谷本敦, 寺田幸功, 榎戸輝揚, 内山泰伸, 佐藤寿紀, 石村康生, 北山哲, 谷津陽一, 藤田裕, 石田学, 渡辺伸, 山口弘悦, 中嶋大, 萩野浩一, 古澤彰浩, 信川正順, 太田直美, 鶴剛, 他 FORCE WG
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日本物理学会 2022年秋季大会
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[Presentation] 宇宙X線観測向けSOIピクセル検出器の大面積化におけるアナログ信号応答の改良2022
Author(s)
武田彩希, 森浩二, 西岡祐介, 行元雅貴, 石田辰徳, 岩切卯月, 泉大輔, 川島陸斗, 眞方恒陽, 鶴剛, 内田裕之, 上ノ町水紀, 天野雄輝, 佳山一帆, 松田真宗, 島添健次, 高橋浩之, 幸村孝由, 角町駿, 土居俊輝, 武居悠貴, 清水真, 田中孝明, 鈴木寛大, 萩野浩一, 新井康夫, 倉知郁生
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日本物理学会 2022年秋季大会
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[Presentation] 宇宙X線観測向けSOIピクセル検出器の放射線耐性の評価2022
Author(s)
幸村孝由, 北島隼正, 角町駿, 土居俊輝, 武居悠貴, 清水真, 萩野浩一, 鶴剛, 内田裕之, 上ノ町水紀, 天野雄輝, 佳山一帆, 松田真宗, 森浩二, 武田彩希, 西岡祐介, 行元雅貴, 石田辰徳, 岩切卯月, 泉大輔, 川島陸斗, 眞方恒陽, 田中孝明, 鈴木寛大, 新井康夫, 倉知郁生
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日本物理学会 2022年秋季大会
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[Presentation] 新型ピクセル型シリコン検出器による極低バックグラウンド環境での太陽アクシオン探査2022
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松田真宗, 藤井俊博, 鶴剛, 池田智法, 天野雄輝, 佳山一帆, 岩崎啓, 上ノ町水紀, 身内賢太朗, 小貫良行, 井上慶純, 武多昭道
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