• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2020 Fiscal Year Annual Research Report

Direction-sensitive dark matter search

Planned Research

Project AreaUnraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics
Project/Area Number 19H05806
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

身内 賢太朗  神戸大学, 理学研究科, 准教授 (80362440)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中 竜大  東邦大学, 理学部, 講師 (00608888)
小川 洋  日本大学, 理工学部, 助手 (20374910)
Project Period (FY) 2019-06-28 – 2024-03-31
Keywords暗黒物質 / 地下実験 / 低放射能技術
Outline of Annual Research Achievements

NEWAGE実験はガス検出器(μ-PIC)を用いた方向に感度を持つ暗黒物質を行う。このために、放射性不純物の含有量の少ないμ-PIC(低BGμ-PIC)の開発を代表者の身内が行う。2020年度には、2019年度に選択した新規材料を用いた30cm角低BGμ-PICを製作した。 また、2013年から2017年までの435日分の観測データを用いて、原子核反跳の三次元飛跡に前後判定を合わせた解析を行った結果の出版(PTEP 2020)、低バックグラウンド化に寄与する陰イオンTPC開発の論文出版なども行った(JINST2020)。
ガス検出器の深刻なBGである放射性同位体ラドン低減のために、分担者の小川が、吸着剤(モレキュラーシーブス, MS)を用いたラドン除去システムを開発する。2020年度には、2019年度製作のものよりも低BGなMSの製作のため、材料の選択を行った。放射性不純物の混入の小さいシリカ材料やカルシウム材料を用いた試作など行った。同時に、清浄なMS製造工程の確立や、ラドンBG・吸着の測定システムの構築といった進展があった。英国シェフィールド大との共著論文がJINST誌への掲載が決定した。
NEWSdm 実験は、固体検出器(原子核乾板)を用いた方向に感度を持つ暗黒物質を行う。このために読み取り装置の高感度化・高速化を分担者の中が行う。2020年度には、事象解析の高度化を行い、30keVの炭素イオンに対しても方向感度を持つことを実証した。 (PTEP (2020))また、産業技術総合研究所における中性子照射実験によってCNO反跳核信号の方向感度検出を実証した。これらの技術を基に、地上で赤道儀を用いた暗黒物質探索実験を行い、暗黒物質質量10GeV/c2領域での方向感度解析を実証した。また、電子事象などの背景事象の理解を進め、今後の低バックグラウンド化に向けた指針を得た。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

NEWAGEの低BG検出器開発に関して1年前倒しで計画が進捗しており、低BG MS開発、NEWS-dmも予定通りの進捗しているため、当初の計画以上の進展を得ていると言える。
NEWAGEでは2020年度には、2019年度に選択した材料を用いて30cm角低BGμ-PICを製作した。当初は、2020年度には10㎝角のμ-PICの製作を予定していたが、製作側との綿密な打ち合わせにより、30cm角の大型器を製作することによるリスクを低減できると判断、予定を1年前倒しして、30cm角のμ-PICの製作をおこなった。2020年度の動作確認では、良好な結果を得ている。これらの開発は、身内が中心となって、μ-PICの製作を行う大日本印刷株式会社および、樹脂材料の提供先として信越化学工業株式会社の協力のもとで行われている。
放射性同位体ラドンバックグラウンド低減のための吸着剤(モレキュラーシーブス, MS)を用いたラドン除去システムを開発に関しては、2020年度までに低BGなシリカ材料やカルシウム材料を用いた低BGなMS試作に成功した。MS製造のための実験室にクリーンブースを設置、清浄な製造工程を構築した。日本大学において、ラドンBG・吸着の測定システムをほぼ完成させることができ、2021年度より、本格的なラドンBG・吸着測定試験が可能となった。これらのMS製作は、小川が中心となってユニオン昭和(株)と共同で行っている。
NEWSdm 実験に関しては、2020年度までに、スキャニングシステムの高速化と並行し、解析の効率化等を進め、低バックグラウンド地下実験に向けた準備を進めた。また、新たにスキャニングシステムを東邦大学に立ち上げ、運用を開始した。また、次期実験に向けた低バックグランド実験実現のためのデバイス試験を開始した。

Strategy for Future Research Activity

予定通り進捗している。今後も研究代表者、分担者間の連絡を密にして、研究を進めて行く。特に、イタリアでの測定を予定しているNEW-dmに関しては、渡航が予定通り行かない場合には、イタリア現地で活動している共同研究者と密に連携し、実験体制の構築を進めていく。必要に応じて国内での測定を検討し、予定通りの成果を達成する。

  • Research Products

    (29 results)

All 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (5 results) Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 7 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 8 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] シェフィールド大学(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      シェフィールド大学
  • [Int'l Joint Research] ハワイ大学/ニューメキシコ大学/ウェルズリー大学(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      ハワイ大学/ニューメキシコ大学/ウェルズリー大学
  • [Int'l Joint Research] LPSCグルノーブル(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      LPSCグルノーブル
  • [Int'l Joint Research] GSSI/ナポリ大(イタリア)

    • Country Name
      ITALY
    • Counterpart Institution
      GSSI/ナポリ大
  • [Int'l Joint Research] ANU(オーストラリア)

    • Country Name
      AUSTRALIA
    • Counterpart Institution
      ANU
  • [Journal Article] Development of New Tracking Detector with Fine-grained Nuclear Emulsion for sub-MeV Neutron Measurement2021

    • Author(s)
      Shiraishi T、Todoroki I、Naka T、Umemoto A、Kobayashi R、Sato O
    • Journal Title

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      Volume: 2021 Pages: ptaa147

    • DOI

      10.1093/ptep/ptab030

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Detection capability of the Migdal effect for argon and xenon nuclei with position-sensitive gaseous detectors2020

    • Author(s)
      Nakamura Kiseki D、Miuchi Kentaro、Kazama Shingo、Shoji Yutaro、Ibe Masahiro、Nakano Wakutaka
    • Journal Title

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      Volume: 2021 Pages: ptaa162

    • DOI

      10.1093/ptep/ptaa162

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] First limits from a 3D-vector directional dark matter search with the NEWAGE-0.3b’ detector2020

    • Author(s)
      Yakabe Ryota、Nakamura Kiseki、Ikeda Tomonori、Ito Hiroshi、Yamaguchi Yushiro、Taishaku Ryosuke、Nakazawa Miki、Ishiura Hirohisa、Nakamura Takuma、Shimada Takuya、Tanimori Toru、Kubo Hidetoshi、Takada Atsushi、Sekiya Hiroyuki、Takeda Atsushi、Miuchi Kentaro
    • Journal Title

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      Volume: 2020 Pages: ptaa147

    • DOI

      10.1093/ptep/ptaa147

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Super-resolution high-speed optical microscopy for fully automated readout of metallic nanoparticles and nanostructures2020

    • Author(s)
      Alexandrov Andrey、Asada Takashi、De Lellis Giovanni、Di Crescenzo Antonia、Gentile Valerio、Naka Tatsuhiro、Tioukov Valeri、Umemoto Atsuhiro
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 10 Pages: 18773

    • DOI

      10.1038/s41598-020-75883-z

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] LTARS: analog readout front-end ASIC for versatile TPC-applications2020

    • Author(s)
      Kishishita T.、Sumomozawa S.、Kosaka T.、Igarashi T.、Sakashita K.、Shoji M.、Tanaka M.M.、Hasegawa T.、Negishi K.、Narita S.、Nakamura T.、Miuchi K.
    • Journal Title

      Journal of Instrumentation

      Volume: 15 Pages: T09009~T09009

    • DOI

      10.1088/1748-0221/15/09/T09009

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Development of a low-α-emitting μ-PIC as a readout device for direction-sensitive dark matter detectors2020

    • Author(s)
      Hashimoto Takashi、Miuchi Kentaro、Ikeda Tomonori、Ishiura Hirohisa、Nakamura Kiseki D.、Ito Hiroshi、Ichimura Koichi、Abe Ko、Kobayashi Kazuyoshi、Takada Atsushi、Ochi Atsuhiko、Nakamura Takuma、Shimada Takuya
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      Volume: 977 Pages: 164285~164285

    • DOI

      10.1016/j.nima.2020.164285

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of a negative ion micro TPC detector with SF6 gas for the directional dark matter search2020

    • Author(s)
      Ikeda T.、Shimada T.、Ishiura H.、Nakamura K.D.、Nakamura T.、Miuchi K.
    • Journal Title

      Journal of Instrumentation

      Volume: 15 Pages: P07015~P07015

    • DOI

      10.1088/1748-0221/15/07/P07015

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Optical shape analysis based on discrete Fourier transform and second-order moment analysis of the brightness distribution for the detection of sub-micron range tracks in nuclear emulsion2020

    • Author(s)
      Umemoto Atsuhiro、Naka Tatsuhiro、Nakano Toshiyuki、Kobayashi Ryuta、Shiraishi Takuya、Asada Takashi
    • Journal Title

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      Volume: 2020 Pages: ptaa132

    • DOI

      10.1093/ptep/ptaa132

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 暗黒物質探索実験のための極低放射能モレキュラーシーブスの開発2021

    • Author(s)
      小川 洋
    • Organizer
      令和2年度宇宙線研究所共同利用研究成果発表研究会
    • Invited
  • [Presentation] 暗黒物質探索実験用極低放射能ゼオライトの開発2021

    • Author(s)
      小川洋
    • Organizer
      日本物理学会年次大会
  • [Presentation] ガス飛跡検出器による暗黒物質探索実験2021

    • Author(s)
      東野聡
    • Organizer
      令和2年度宇宙線研究所共同利用研究成果発表研究会
    • Invited
  • [Presentation] NEWAGE実験61: 方向に感度のある暗黒物質探索実験のための大型ガスTPC開発2021

    • Author(s)
      東野聡
    • Organizer
      日本物理学会年次大会
  • [Presentation] Direct Search of Dark Matter2020

    • Author(s)
      Kentaro Miuchi
    • Organizer
      3rd KEK-PH + KEK-Cosmo Joint Lectures and Workshop on "Dark Matter"
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Status of the NEWAGE direction-sensitive dark matter search experiment2020

    • Author(s)
      Satoshi Higashino
    • Organizer
      Kashiwa Dark Matter Symposium 2020
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Directional Dark Matter Search and the technologies2020

    • Author(s)
      中 竜大
    • Organizer
      DMWG seminar
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 暗黒物質直接探索の現状2020

    • Author(s)
      身内賢太朗
    • Organizer
      Einstein-Nambuセミナー 2020
    • Invited
  • [Presentation] Migdal効果の現状2020

    • Author(s)
      身内賢太朗
    • Organizer
      ミグダル観測検討会2020
    • Invited
  • [Presentation] エマルジョン暗黒物質探索実験NEWSdm(1)~実験概要と現状~2020

    • Author(s)
      中竜大
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
  • [Presentation] 低バックグラウンド素粒子実験検出器用低放射能モレキュラーシーブスの開発2020

    • Author(s)
      小川洋
    • Organizer
      日本ゼオライト学会
  • [Presentation] ダークマター/ニュートリノ検出におけるTPCの読み出し技術2020

    • Author(s)
      東野聡
    • Organizer
      Open-it 計測システム研究会
  • [Presentation] 次世代NEWAGE実験のための大型ガスTPC開発2020

    • Author(s)
      東野聡
    • Organizer
      MPGD&Active媒質TPC2020研究会
  • [Presentation] Migdal効果検出にむけた中性子ビームライン調査2020

    • Author(s)
      東野聡
    • Organizer
      ミグダル観測検討会2020
    • Invited
  • [Remarks] 「地下宇宙」計画研究 B02 方向に感度をもった暗黒物質直接探

    • URL

      https://www.lowbg.org/ugap/plan-b02.html

  • [Remarks] NEWAGE

    • URL

      https://ppwww.phys.sci.kobe-u.ac.jp/~newage/newage_j.html

URL: 

Published: 2021-12-27  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi