2022 Fiscal Year Annual Research Report
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| Project Area | Unraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics |
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| Project/Area Number |
19H05806
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
身内 賢太朗 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (80362440)
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 暗黒物質 / 地下実験 / 低放射能技術 / ガスTPC / 原子核乾板 |
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| 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っている。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。2022年度には、2020年度に製作・2021年度に評価を行った30cm角低BGμ-PICの試作機のフィードバックをかけて、30cm角低BGμ-PICの実機を製作した。地下実験室では、表面からのα線放出量の少ないμ-PICを用いた300日以上の観測データについて、前後判定を含めた原子核反跳の三次元飛跡を利用した解析を行った結果をまとめてPTEP誌に投稿した。同検出器によって、低閾値化、低バックグラウンド化の改良を施した暗黒物質探索を行い、半年以上のデータを取得した。また、さらなる高感度化のための陰イオンガスを用いた三次元原子核反跳検出についての論文をJINST誌に投稿、暗黒物質としてのアクシオン探索の論文出版を行った（PRD2022）。
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している。2022年度には、材料の選択、製法の見直しを行い以前に製作したものよりも低BGなMSについて、測定を行い論文をPTEP誌に投稿した。
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っている。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っている。2022年度には、アップグレードした読み取りシステムを構築し、約4倍の速度向上を実現した。また、イタリアのグランサッソ国立研究所の地上での中性子測定結果を出版した(PRC2023)。さらに、地下実験環境におけるバックグラウンドの理解を目的とした観測実験、ならびにsub-MeV帯の中性子の測定を目的とした観測実験を実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
NEWAGEの低BG検出器開発、低BG MS開発、NEWS-dmともに予定通り進捗している。
NEWAGEでは2022年度には、2019年度行った材料選択、2020年度に行った試作機製作、2021年度に行った試作機の性能評価のフィードバックを踏まえて30cm角低BGμ-PICを製作した。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った。
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、2022年度にこれまで以上に低BGなカルシウム材料を用いた低BGなMS製作に成功した。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東京大学化学システム工学科と共同で行っている。
NEWSdm 実験に関しては、2022年度までに、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、バックグラウンドの理解を進めた。さらにイタリアのグランサッソ国立研究所の地上での中性子測定結果を出版、地下実験環境におけるバックグラウンドの理解を目的とした観測を進めている。
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| 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。コロナ関係での渡航についてはほぼ通常状態に戻ったが、イタリアでの測定を予定しているNEWS-dmに関しては、今後不測の事態によって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する。
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