2023 Fiscal Year Final Research Report

Application of ultra-low background techniques to astro and particle physics experiments

Planned Research

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Project Area	Unraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics
Project/Area Number	19H05808
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Science and Engineering
Research Institution	Yokohama National University
Principal Investigator	MINAMINO Akihiro 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (70511674)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	田中雅士早稲田大学, 理工学術院, 主任研究員(研究院准教授) (30545497) 池田一得東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (90583477) 竹田敦東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (40401286) 岩田圭弘国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 福島研究開発部門福島研究開発拠点廃炉環境国際共同研究センター, 研究副主幹 (20568191) 伊藤主税国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 安全・核セキュリティ統括本部, 次長 (90421768) 市村晃一東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 助教 (80600064)
Project Period (FY)	2019-06-28 – 2024-03-31
Keywords	極低放射能技術 / ゲルマニウム検出器 / ラドン検出器 / 環境中性子 / 希ガス微量分析 / 地下宇宙素粒子実験
Outline of Final Research Achievements	We developed a Ge detector with the world's lowest background level and proceeded to measure the radioactive impurity content in the detector materials of each experimental group. We also developed a radon detector for gadolinium sulfate water and started operating it with SK-Gd and XENONnT. We also measured the environmental neutron flux in the Kamioka underground laboratory for about two and a half years. Then, we measured Gd3+ luminescence in gadolinium sulfate water with laser-induced luminescence spectroscopy, demonstrating that it was not a problem for SK-Gd observations. We also set up a radioactive rare gas trace analysis device using laser resonance ionization spectroscopy. Finally, we held four workshops on Low-Background Technologies, where we exchanged information about the latest results of low-radioactivity technology development.
Free Research Field	宇宙素粒子実験
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究の学術的意義は、本領域の各実験班が持つ世界最先端の低放射能技術を発展させ、その成果を領域全体の基盤技術としてすべての実験班に還元したことである。その結果として、各実験班が進める地下宇宙素粒子実験の探索感度向上を実現した。