2020 Fiscal Year Annual Research Report
Improvement of sensitivity for dark matter search by using Rn detector
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18K03668
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
竹田 敦 東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (40401286)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹内 康雄 神戸大学, 理学研究科, 教授 (60272522)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 暗黒物質 / バックグラウンド / 放射性不純物 / ラドン / 中性子捕獲反応 / 高感度ラドン検出器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度は、昨年度までに開発が完成しイタリア・グランサッソに移送が完了されていた高感度水中ラドン検出器の配管周りの安全対策についての強化を主に行った。具体的には、センサーにより水漏れが感知されると電磁弁が働くことでシステムへの水の給排水口を封止するとともに、その状況を通報する機構の導入が進められた。
一方、中性子vetoカウンター中のラドン濃度が暗黒物質探索に与える影響のシミュレーションについての研究を進め、2020年度に設置完了した中性子カウンターのジオメトリを詳細に入れ込んだコードを用いて改良を行うとともに、光学パラメータ等によって計算結果がどのように変動するのかを調べることで、考えられる系統誤差についての研究をおし進めた。その他、中性子vetoカウンターを構成するガドリニウムパウダー中の極微量放射性不純物についてICP質量分析計と高純度ゲルマニウム検出器を用いた定量が行われ、ラドンを含む全ての放射性不純物による影響をシミュレーションによって見積もることで、中性子vetoカウンターの不感時間への影響及び、最終的な暗黒物質探索に与える影響が評価された。
さらに将来を見据えて、これまでに開発を進めてきた高感度水中ラドン検出器自体のバックグラウンドについて、検出器自体を構成する全ての部材をスクリーニングし代替部品と交換することで、それまでの約 10 mBq/m^3 から一桁以上低減することで1m^3あたりサブマイクロベクレルの領域に到達し、静電捕集式の連続型水中ラドン検出器としては世界最高感度への下地が完成した。
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