2021 Fiscal Year Final Research Report

Directional Dark Matter Search using Super-fine Grained Nuclear Emulsion and Super-resolution Technologies

Research Project

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Project/Area Number	18H03699
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
Research Institution	Toho University
Principal Investigator	NAKA Tatsuhiro 東邦大学, 理学部, 講師 (00608888)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	久下謙一千葉大学, アイソトープ実験施設, 名誉教授 (10125924) 佐藤修名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 特任講師 (20377964) 田中雅士早稲田大学, 理工学術院, 准教授(任期付) (30545497) 吉田斉大阪大学, 理学研究科, 准教授 (60400230) 長尾桂子岡山理科大学, 理学部, 講師 (90707986)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2022-03-31
Keywords	暗黒物質 / 超微粒子原子核乾板 / 中性子 / ナノトラッキング
Outline of Final Research Achievements	In this research subject, overall technologies for the super-fine grained nuclear emulsion (NIT) from device production to data analysis were implemented, and promoted the surface direction-sensitive dark matter run and constructed the environment for self-device production and handling with low-background condition at the Gran Sasso National Laboratory (LNGS). We achieved to obtain the cross-section limit at dark matter mass of 10 GeV/c2 with direction sensitivity by surface run at the Nagoya university, and also confirmed the method and carried out the data analysis for underground run. In parallel, we demonstrated the neutron measurement and improved the any technologies for this project.
Free Research Field	素粒子物理学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究成果は、世界で唯一のナノスケールの空間分解能を有する飛跡検出デバイスの実用化と暗黒物質検出において、他の実験では測定されていない新たな情報を取得するための検出器の実用化を達成したことに学術的意義がある。また、中性子の測定や超高分解能イメージングデバイスとしての応用も広がり、新たな検出デバイスとしての可能性を広げるものである。これが"完全独自"の技術であることは、日本の学術業界においてその価値を示すうえで重要であるとともに、我々若手研究者の自由度を持った研究に対する選択肢の提供という意味でも意義がある。