2020 Fiscal Year Annual Research Report
大光量Ar検出器による低エネルギー液体Ar蛍光の理解と低質量暗黒物質探索
| Project/Area Number |
20J20839
|
|---|
| Research Institution | Waseda University |
|---|
Principal Investigator |
青山 一天 早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
|
| Keywords | 暗黒物質 / 液体アルゴン検出器 / TPC / 素粒子実験 / 暗黒物質探索 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
暗黒物質の検出は現代物理学における最重要課題の一つであり、世界中で多種多様な方法を用いて探索実験が行われている。本研究の目的は高感度な液体アルゴン検出器を構築し、暗黒物質探索の感度を向上させることである。液体アルゴンは荷電粒子の通過により、"電離電子"と"シンチレーション光"の2種類の信号が生成され、その検出によりエネルギーや位置の再構成を行う。加えて、それら2種類の信号を組み合わせることにより、液体アルゴン検出器は強力な粒子識別能力を持つ。この粒子識別能力は稀事象探索実験において非常に有用であり、本研究では暗黒物質探索に向けて十分な粒子識別能力を持つ液体アルゴン検出器の開発を進めた。
暗黒物質と液体アルゴンの反跳は10 keV程度であり、この反跳エネルギー領域での液体アルゴンの応答の理解は暗黒物質を探索するうえで重要となるが、低反跳エネルギーでは液体アルゴンのシンチレーション光が少ないために、その発光特性の理解が進んでいなかった。そこで、小型ながら観測光量の非常に高い液体アルゴン検出器を用いて取得した数keVから100 keVの較正線源データの解析を進め、その領域での発光特性の理解が進んだ。その結果は査読付きの学術論文として投稿した。
一方で、検出光量を2倍程度に向上させるためのMPPC導入については、約25 p.e./keVの検出光量を確認できているが、チャンネル間の電気的なクロストークが大きく、実用には至っていないため今後も改良を進める予定である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
数10 keV以下の低反跳エネルギー領域における液体アルゴンの発光特性の理解は進み、査読付きの論文を投稿した。一方で、MPPCを用いた検出器の構築には至っていない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
MPPCを用いたシンチレーション光読出しの開発を引き続き進める。一方で、反重陽子観測による暗黒物質探索を行える可能性もあり、その検討も並行して進める。
|
