2022 Fiscal Year Annual Research Report
Search for dark matters utilizing innovative X-ray spectroscopy
| Project Area | What is dark matter? - Comprehensive study of the huge discovery space in dark matter |
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| Project/Area Number |
20H05857
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
山崎 典子 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (20254146)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田村 隆幸 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (00370099)
平山 文紀 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (10357866)
佐藤 昭 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (30357149)
シミオネスク オーロラ 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 客員科学研究員 (30791694)
佐藤 浩介 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (50453840)
満田 和久 国立天文台, 先端技術センター, 特任教授 (80183961)
林 佑 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 量子場計測システム国際拠点, 研究員 (00846842)
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| Project Period (FY) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| Keywords | 暗黒物質 / 極低温検出器 / X線分光検出器 / 太陽アクシオン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
X線検出においては，従来の半導体検出器をマイクロカロリメータと呼ばれる極低温検出器に置き換えることで，エネルギー分解能を20倍以上 引き上げることが できる。これにより輝線感度は劇的に向上し，ダークマター探査にも新たな手法の可能性が生まれる。本計画研究では，極低温検出器を用いたダークマター候補粒子の直接検出実験として、太陽アクシオンによる14keVの輝線的アクシオンの検出を目指し、この目的に特化した超伝導遷移端型カロリメータアレイの作成を行っている。設計においては、磁場の影響などに注意し、横置きにして間に熱ストラップをいれるなどの工夫を行った。センサ部分については本研究で超伝導薄膜成膜装置を導入し、新たに製作を行った。鉄57同位体を吸収体については、電析のレシピを開発し、成膜・加工を行い、低温での熱伝導率を評価して吸収体とすることができた。これによりアクシオン検出用のマイクロカロリメータを設計、製造を行った。XRISM衛星の打ち上げが2023年９月に行われ、軌道上での動作確認のためのコミッショニングが進められ、観測がスタートした。そのデータを用いて新たな暗黒物質探索を行うベく、較正試験データの解析に着手した。
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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
XRISMの打ち上げの遅れはあったが、無事に観測を開始し、遅れをとりもどしつつある。直接観測実験についても、素子の製作に成功し、性能浄化に着手している。
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| Strategy for Future Research Activity |
暗黒物質直接探索実験に関しては、製作した素子を用いての性能評価、放射線同位体を用いての較正試験、探索パイロット試験に着手する。
より感度を向上させるため、性能評価試験に基づいてアレイの大型化にむけ、素子の改良を行う。読み出しについては、数10ピクセル単位の信号多重化に成功しているので、これらの組み合わせ試験にむけた準備を進める。
XRISMについては、初期観測のデータの解析を進め、新たな観測提案の準備を始める。
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[Journal Article] X-ray spectra of the Fe-L complex2022
Author(s)
Gu L.、Shah C.、Mao J.、Raassen A. J. J.、de Plaa J.、Pinto C.、Akamatsu H.、Werner N.、Simionescu A.、Mernier F.、Sawada M.、Mohanty P.、Amaro P.、Gu M. F.、Porter F. S.、Lopez-Urrutia J. R. C.、Kaastra J. S.
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Journal Title
Astronomy & Astrophysics
Volume: 664
Pages: A62～A62
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Dark Matter Search by Innovative Spectrometer: A Trial for Solar Axion Search by Specified Microcalorimeter2022
Author(s)
Yuta Yagi, Ryohei Konno, Tasuku Hayashi, Keita Tanaka, Noriko Y. Yamasaki, Kazuhisa Mitsuda, Rumi Sato, Mikiko Saito, Takayuki Homma, Yoshiki Nishida, Shohei Mori, Naoko Iyomoto and Toru Hara
Organizer
DM3 - Deep insights and Multiple strategies for Deciphering the Mystery of Dark Matter
Int'l Joint Research
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