2022 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
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20J20839
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| Research Institution | Waseda University |
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青山 一天 早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| 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 |
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| 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液体アルゴン検出器の開発を進めた。
昨年までの研究で、宇宙線内の反重陽子の観測を気球搭載型液体アルゴン検出器を用いて行うことにより、先行実験の反重陽子観測の感度を2桁程度上回ることが分かった。反重陽子の観測により、背景事象と十分に分離した0バックグラウンド環境下での暗黒物質発見の可能性がある。加えて、同じデザインの検出器にて宇宙MeVガンマ線の検出も行うことができることも分かった。そのため、宇宙反重陽子と宇宙MeVガンマ線の同時観測に向けて液1相型の液体アルゴン検出器の準備を進めた。
これまで、液体アルゴン検出器は飛翔体に搭載されたことがない。本年度は、液体アルゴン検出器の気球搭載が可能であることを実証するために、気球工学試験を実施した。検出器は10x10x10 cmの小型のものを使用した。また、気球環境に対応するため、絶対圧弁や破裂弁の使用や、振動対策、遠隔コントロールシステムを準備した。その結果、世界初となる液体アルゴン検出器の気球上運用に成功した。その結果は日本物理学会にて報告している。また、学術論文の準備も進めている。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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