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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Theoretical study of direct dark matter detection with directionality

Research Project

Project/Area Number 26800151
Research InstitutionNiihama National College of Technology

Principal Investigator

長尾 桂子  新居浜工業高等専門学校, 数理科, 講師 (90707986)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2018-03-31
Keywords暗黒物質 / 直接検出実験 / 方向感度 / ダークマター
Outline of Annual Research Achievements

当該年度は本研究の最終年度にあたるため、方向感度をもつ直接検出実験における暗黒物質の非等方性検出可能性の総括を行った。暗黒物質のN体シミュレーションからは、暗黒物質の速度分布に30%程度の非等方性がある可能性が指摘されている。本研究では、このような非等方性の、方向感度をもつ直接検出実験による判別可能性を明らかにした。方向感度をもつ直接検出実験での検出をモンテカルロ・シミュレーションし、速度分布の非等方性による検出結果の変化を調べた。検出結果としては反跳エネルギーと散乱角の2つの物理量が得られるため、それらの情報を用いて可能な2種類の解析(エネルギーー角度分布・角度ヒストグラム)を行って、非等方性による違いを判別するために必要な条件を明らかにした。その結果、エネルギーー角度分布においても角度ヒストグラムにおいても、N体シミュレーションから示唆される非等方性が実現していた場合に完全等方な可能性を排除するためには、O(1000)程度のイベント数が必要であることを示した。その結果は、方向感度をもつ直接検出実験で用いる標的原子核の種類にも依存しており、一般に重い原子核を用いる方が判別のためにより多くのイベント数を必要とする傾向があることを明らかにした。また、判別に必要な条件は、検出器のエネルギー閾値を最適化することで緩和できることがわかったため、 特定の暗黒物質質量の場合にエネルギー閾値の最適化を行った。
本研究結果は論文としてまとめ、現在は雑誌投稿中である。また、当該年度内では国際会議4回(うち招待講演1回)、国内学会・研究会2回で講演を行い発表した。また、一般市民講演を2回行い、研究成果の社会還元も行った。

  • Research Products

    (12 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] トムスク国立教育大学(ロシア連邦)

    • Country Name
      RUSSIA FEDERATION
    • Counterpart Institution
      トムスク国立教育大学
  • [Journal Article] Measurement of anisotropy of dark matter velocity distribution using directional detection2018

    • Author(s)
      Keiko I. Nagao
    • Journal Title

      European Physical Journal Web of Conferences

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Anisotropy of dark matter velocity distribution2018

    • Author(s)
      Keiko I. Nagao
    • Journal Title

      素粒子論研究

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • Open Access
  • [Journal Article] Creation and evolution of particle number asymmetry in an expanding universe2017

    • Author(s)
      Takuya Morozumi, Keiko I. Nagao, Apriadi Salim Adam, Hiroyuki Takata
    • Journal Title

      Russ.Phys.J.

      Volume: 59 Pages: 1852-1856

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/s11182-017-0986-x

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Anisotropy of dark matter velocity distribution2018

    • Author(s)
      Keiko Nagao
    • Organizer
      1st workshop on Phenomenology for Particle and Anti-Particle 2018
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 方向感度をもつ暗黒物質直接検出実験を用いた速度分布の非等方性測定について2018

    • Author(s)
      長尾桂子、矢ケ部遼太、中竜大、身内賢太朗
    • Organizer
      日本物理学会年次大会
  • [Presentation] Discrimination of Anisotropy in Dark Matter Velocity Distribution with Directional Detector2017

    • Author(s)
      Keiko Nagao
    • Organizer
      NCTS workshop on Dark Matter, Particles and Cosmos
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Dark matter velocity distribution measured in directional detection2017

    • Author(s)
      Keiko Nagao
    • Organizer
      DArk matter, neutrinos and their Connections
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Anisotropy of dark matter velocity distribution measured with directional detection2017

    • Author(s)
      Keiko Nagao
    • Organizer
      6th International Conference on New Frontiers in Physics
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Discrimination of dark matter velocity distribution with directional detector2017

    • Author(s)
      長尾桂子
    • Organizer
      四国セミナー
  • [Presentation] Time evolution of particle number asymmetry in the realistic situation of expanding universe2017

    • Author(s)
      長尾桂子、Apriadi Salim Adam、両角卓也、高田浩行
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
  • [Remarks] K. Nagao's webpage

    • URL

      http://www2.yukawa.kyoto-u.ac.jp/~keiko.nagao/index.html

URL: 

Published: 2018-12-17  

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