Detection of positive ions in the gas detector to be applied for rare-events searchs

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K18777
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Particle-, Nuclear-, Astro-physics, and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: ICHIKAWA Atsuko 京都大学, 理学研究科, 准教授 (50353371)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2020-03-31
• Keywords: 希ガス検出器 / 陽イオンの検出

Outline of Final Research Achievements

By detecting positive ions together with electrons produced via ionization by radiation, it becomes possible to realize a xenon gas time projection chamber which has high resolution both for energy and position. Usually positive ions are not detectable because their signal cannot be amplified unlike the case of electrons. We succeeded to detect positive ions by detecting electroluminescence light generated by secondary electrons which are emitted when positive ion arrived at a wire electrode made of low work function metal.

Free Research Field

素粒子物理学実験

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

宇宙や素粒子の未解明の問題を解くため、暗黒物質の直接検出やニュートリノを伴わない二重ベータ崩壊などの探索が行われている。いずれも起きるとしても極端にまれな事象で、今後感度を上げるには背景事象を劇的に抑えることが必須である。背景事象を抑制するために我々は高いエネルギー分解能を持つキセノンガスによる検出器を開発した。さらに、感度を上げるためにはエネルギーの情報に加えて、さらに事象の情報を抽出することが必要である。本研究では、荷電粒子の通過に伴い発生する陽イオンを検出することに成功した。これにより、事象の飛跡パターンを高い分解能で検出することが可能になる。