Highly sensitive observation of cosmic-ray antiparticles using novel technologies and exotic-atom physics

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H01136
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: Japan Aerospace EXploration Agency
• Principal Investigator: Fuke Hideyuki 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, 准教授 (10392820)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 宇宙線 / 暗黒物質 / 反粒子 / 反物質 / エキゾチック原子 / 測定器開発 / 気球実験 / 先端機能デバイス

Outline of Final Research Achievements

Development of General Anti-Particle Spectrometer (GAPS) has been carried out. GAPS is motivated to investigate the dark matter physics through unexplored highly sensitive observation of cosmic-ray antiparticles, including hitherto undiscovered antideuterons.
In preparation for the Antarctic balloon flights, key technologies such as lithium-drifted silicon detectors and heat-pipe cooling system have been developed. Using their engineering models as well as the flight models, their fundamental performances have been verified at the system level. These achievements successfully concluded the GAPS preparation phase toward the Antarctic-balloon science flights.

Free Research Field

数物系科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ダークマターの解明は現代の宇宙物理学・素粒子物理学における喫緊の重要課題の一つである。ダークマターの解明には多角的な研究が求められており、本研究で推進するGAPS実験計画は宇宙線反重陽子という新しい手掛かりを開拓することで他実験とは異なる視点からダークマターの正体に迫る重要な知見を提供できる。
観測実現のために開発した半導体検出器やヒートパイプ冷却システムは他の宇宙線観測実験のみならず放射線医療やエコ住宅建築など他分野にも応用可能な新規技術である。