2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a large mass dark matter detector containing fluorine
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18K18768
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
身内 賢太朗 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (80362440)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 暗黒物質 / シンチレーション検出器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
暗黒物質直接探索は、液体キセノンを用いた実験が感度を飛躍的に向上させている。一方、スピンに依存した反応に注目するとキセノンよりもフッ素が有利に働く場合があり、PICOと呼ばれるフッ素を含むバブルチェンバー（エネルギー情報を取得できない閾値型検出器）を用いた実験も感度をのばしている。知名度としては液体キセノンを用いた実験が上だが、数年以内にPICO実験によって暗黒物質発見の示唆がなされる可能性もある。こうした場合には、フッ素を含み、エネルギー情報を取得可能な実験による検証が必要であるが、現在こうした検出器の開発は世界的に行われていない。本提案は、気体として発光及び電離電子の検出が実証されているCF4ガスを液化し、大質量検出器として用いるための基礎研究を行う。キセノンの例では液化による発光量の変化はないなど、液化CF4が検出器として動作す
る可能性は十分ある一方で、検出器としての性能評価が行われていない、萌芽的な研究である。
本研究では、フッ素を含む大質量検出器の有力な材料として液化CF4(沸点145K)に着目、その性質を研究する。液体希ガス検出器としてキセノン（沸点165K）が用いられているが、CF4に関しては検出器としての性能はこれまで調べられていない。本研究では、過去に報告のない液化CF4の発光量を測定することを第一の目的とする。平成31年度には、光電子増倍管を2ケ用いた実験装置にCF4を導入し、60keVのガンマ線を検出可能であることを確認した。
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