2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a Dark Matter Detector with Fluorine
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21K18628
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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) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 暗黒物質 / シンチレータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、最終的に液化CF4の発光を調べることを目的とする。このために、まずは冷却したCF4ガスでの発光量を測定し、論文として公表した。この結果に基づいて、CF4容器の熱設計等を見直し、安定に冷却可能なシステムとした。具体的には、光電子増倍管をCF4容器の外側に配して光学窓を用いてシンチレーション光を測定する方針とし、さらに、冷凍機とCF4容器の熱的な接続を十分に確保することとした。さらに、水平方向に2ケ配していた光電子増倍管を上下に配するように設計を変更した。これは液化後にCF4自身がシンチレーション光に対して透明であるか不透明であるかを簡単に判断するためである。すなわち下の光電子増倍管でもシンチレーション光が観測されればシンチレーション光に対して不透明ではないということが確認できる。こうした再設計後の検出器を用いて冷却試験を行った。結果として、上記CF4ガス冷却の際には液体窒素による補助冷却が必要であったが、冷凍機のみの冷却によってCF4を液化することに成功した。さらに、252Cf線源からの中性子を照射することで引き起こされる原子核反跳に対して、シンチレーション光が確認され、有意に計数率が上昇することを確認した。シンチレーション光を観測しながら液化を進めたところ、シンチレーション光の計数率は液量に比例することが確認された。さらに、下の光電子増倍管でも上のものと同様にシンチレーション光が観測されることが確認され、液化CF4はシンチレーション光を発し、自身を透過するという結論を得た。
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