2023 Fiscal Year Annual Research Report
Axion search without interaction mixing: Long-term ground-based observations with new X-ray detectors and beyond
Publicly Offered Research
Project Area | What is dark matter? - Comprehensive study of the huge discovery space in dark matter |
Project/Area Number |
23H04006
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Research Institution | Kyoto University |
Principal Investigator |
鶴 剛 京都大学, 理学研究科, 教授 (10243007)
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Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2025-03-31
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Keywords | アクシオン / 暗黒物質 / SOIPIX |
Outline of Annual Research Achievements |
暗黒物質の有力な候補となりうるアクシオンは,理論的に予言いる未発見の素粒子である.XENON実験による太陽アクシオンの信号は,3種類の相互作用 (電子,光子,原子核との相互作用)が混合 の不定性から逃れられない.そこで本研究は他の原理に基づく相互作用ごとに特化した2つの探索実験を行う.いずれも研究代表者独自のイベント駆動型X線ピクセル検出器「SOIPIX」を用いる.1つはテーブルトップ型の「ISAI実験」であり,もう1つは「SOIPIX」を搭載する次期広帯域X線衛星による「ALPINE観測」である.それぞれ原子核および光子との相互作用に特化している.第1期公募研究での成果を受けISAI実験の本観測から,アクシオンの質量や原子核との相互作用の強さを,過去最高の制限をつける.そこで得た知見を元に,衛星搭載用SOIPIX素子とシステムの高性能化を行い,ALPINE観測の実現性を高める.1年目の2023年度は,低BGDフレキへのXRPIX7の組み立て,読み出し回路の準備,最高性能を発揮する駆動方式の開発,Fe-57箔の入手と低BGD保持ジグの作成,プラスチックシンチレータの完成,低バックグラウンドの鉛の入手を行った.これにより,要素毎の準備の大半が完了し,コミッショニングの最終段階に進めた.2年目(最終年度)に最終的な調整などを行い,観測を開始する.
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
第1期公募研究の支援を得てISAIの準備を進めてきた.放射能を従来品の1/7000に抑えた低BGDフレキへのXRPIX7の組み立てと,読み出し回路の準備を行い,最高性能を発揮する駆動方式を開発した.京大理学部5号館東棟に観測装置として恒温槽を設置,その中でXRPIX7を動作させ予定性能を確認した.他の予算も確保し,Fe-57箔の入手と低BGD保持ジグの作成を行った.2023年度はインハウスで組み立て中のプラスチックシンチレータの必要本数を完成させた.観測用に必要な2つの低BGDフレキに取り付けたXRPIX7のうち,1つは完成し,観測装置の恒温槽中での動作も問題ないことを確認した.さらに,低バックグラウンドの鉛の入手にも成功した.これは当初の計画にはなかった実績であり,これにより当初の計画以上に進展していると評価する.また,2つ目のXRPIX7の読み出し部も低BGDフレキへの改造が終了した.
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Strategy for Future Research Activity |
2年目(最終年度)は,まず2つ目のXRPIX7の読み出しの調整を行う.当初XRPIX7からのアナログ信号のDCレベルと,それを受ける外付けADCのレベル設定が噛み合わない,という問題があった.これはXRPIX7出力を増幅するインストルメンテーションアンプ素子に原因があることがわかった.検討の結果,インストルメンテーションアンプ素子の交換を行うのではなく,さらなるADC入力部のドライバICの設定の調整により対応することにした.この変更を行ったうえでの,性能評価を行う.合わせて,反同時計数システムの最終調整を行い,カメラ部と三角シンチレータシステムを恒温槽にインストールする.これにより,コミッショニングが終了し,本観測を開始する.
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[Presentation] M 型星 EV Lac における恒星フレアの X 線・紫外線・可視光同時観測2024
Author(s)
井上峻, 榎戸輝揚 (京大), 行方宏介 (NAOJ), 野津湧太 (コロラド大), 本田敏志 (兵庫県立大), 前原裕之 (NAOJ), Jiale Zhang, Hong-Peng Lu (北京大), 内田裕之, 鶴剛, 野上大作, 柴田一成 (京大)
Organizer
日本天文学会 2024年春季大会
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[Presentation] JEDI ミッション(仮称)のサイエンス検討:2030 年代の紫外・X 線による超新星爆発の即応/待ち受け観測2024
Author(s)
内田裕之 (京都大), 岩切渉 (千葉大), 石崎渉 (京都大), 内山秀樹 (静岡大), 樫山和巳 (東北大), 勝田哲 (埼玉大), 黄天鋭 (東京大/理研), 佐藤寿紀 (明治大), 茂山俊和, 鈴木昭宏 (東京大), 鈴木寛大(ISAS/JAXA), 諏訪雄大 (東京大) ほか JEDI ミッション検討チーム
Organizer
日本天文学会 2024年春季大会
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[Presentation] X 線分光撮像衛星 (XRISM) 搭載軟 X 線撮像装置 (Xtend) の軌道上運用2024
Author(s)
中嶋大 (関東学院大, ISAS/JAXA), 森浩二 (宮崎大, ISAS/JAXA), 冨田洋 (ISAS/JAXA), 野田博文(阪大), 鈴木寛大 (ISAS/JAXA), 小林翔悟 (東京理科大), 萩野浩一 (東京大), 内田裕之 (京大), 米山友景 (中央大) XRISM/Xtend チーム
Organizer
日本天文学会 2024年春季大会
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[Presentation] X 線天文衛星 XRISM 搭載 X 線 CCD 検出器 SXI におけるフレームデータとノイズ性能の評価2024
Author(s)
青木悠馬, 伊藤耶馬斗, 福田開大, 木山穂乃香, 信川久実子 (近畿大), 信川正順 (奈良教育大), 森浩二(宮崎大, ISAS/JAXA), 冨田洋 (ISAS/JAXA), 中嶋大 (関東学院大, ISAS/JAXA), 野田博文 (大阪大) 他 XRISM/Xtend team
Organizer
日本天文学会 2024年春季大会
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[Presentation] 激変する宇宙をスクープする JEDI ミッション (仮称) のサイエンス検討2024
Author(s)
榎戸輝揚 (京大/理研), 中澤知洋 (名古屋大), 赤松弘規 (QUP/KEK), 石田学 (JAXA/ISAS), 岩切渉 (千葉大), 上田佳宏, 内田裕之, 鶴剛 (京大), 川室太希, 山田智史 (理研), 木邑真理子 (金沢大), 志達めぐみ(愛媛大) ほか JEDIミッション検討チーム
Organizer
日本天文学会 2024年春季大会
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[Presentation] ISS から観測する大気透過 CXB を用いた大気密度測定の精度見積もり2024
Author(s)
岸本拓海, 伊藤耶馬斗, _野慧, 河邉圭寿, 青木悠馬, 木山穂乃香, 信川久実子 (近畿大学), 勝田哲, 山脇鷹也 (埼玉大学), 武田彩希, 森浩二, 眞方恒陽, 黒木瑛介 (宮崎大学), 鶴剛, 内田裕之 (京都大学), 中澤知洋 (名古屋大学), 信川正順 (奈良教育大学)
Organizer
日本天文学会 2024年春季大会
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[Presentation] Simulation Study of Pulse Height Difference Between Pixel Patterns of X-ray CCDs Onboard the XRISM Satellite2023
Author(s)
Aoki, Y.; Ito, Y.; Nobukawa, M.; Kanemaru, Y.; Miyazaki, K.; Kusunoki, K.; Mori, K.; Yoneyama, T.; Tamba, T.; Tomida, H.; Nakajima, H.; Matsumoto, H. et al.
Organizer
10th International Workshop on Semiconductor Pixel Detectors for Particles and Imaging
Int'l Joint Research
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[Presentation] X 線分光撮像衛星 (XRISM) 搭載軟 X 線撮像装置 (Xtend) の開発の現状 (10)2023
Author(s)
内山秀樹 (静岡大), 信川正順 (奈良教育大), 森浩二 (宮崎大, ISAS/JAXA), 冨田洋 (ISAS/JAXA), 中嶋大 (関東学院大, ISAS/JAXA), 野田博文 (阪大), 鈴木寛大 (甲南大), 小林翔悟 (東京理科大), 萩野浩一 (東京大), 他 XRISM/Xtend チーム
Organizer
日本天文学会 2023年秋季大会
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[Presentation] XRISM 搭載軟X線撮像検出器 SXI のエネルギー線形性の評価2023
Author(s)
米丸若菜, 宮_啓太郎, 楠康平, 大塚芳徳, 横須晴彦, 市川雄大, 中野瑛子, 森浩二 (宮崎大学), 金丸善朗 (ISAS/JAXA), 青木悠馬, 信川久実子 (近畿大学), 信川正順 (奈良教育大学), 内田裕之, 鶴剛 (京都大学), 田中孝明, 鈴木寛大 (甲南大学) 他 XRISM/Xtend チーム
Organizer
日本天文学会 2023年秋季大会
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[Presentation] XRISM 搭載軟X線撮像検出器 SXI の衛星熱真空試験における分光性能の評価2023
Author(s)
横須晴彦, 楠康平, 宮_啓太郎, 大塚芳徳, 米丸若菜, 市川雄大, 中野瑛子, 森浩二 (宮崎大学), 青木悠馬, 信川久実子 (近畿大学), 信川正順 (奈良教育大学), 内田裕之, 鶴剛 (京都大学), 田中孝明, 鈴木寛大(甲南大学), 善本真梨那, 袴田知宏, 青柳美緒 他 XRISM/Xtend チーム
Organizer
日本天文学会 2023年秋季大会
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[Presentation] ISS 曝露部に搭載するX線 SOI-CMOS ピクセル検出器 XRPIX で探る超高層大気の観測計画2023
Author(s)
武田彩希 (宮崎大学), 信川久実子 (近畿大学), 勝田哲 (埼玉大学), 鶴剛 (京都大学), 中澤知洋 (名古屋大学), 信川正順 (奈良教育大学), 内田裕之 (京都大学), 森浩二, 眞方恒陽, 黒木瑛介 (宮崎大学), 河邉圭寿, 岸本拓海, _野慧 (近畿大学)
Organizer
日本天文学会 2023年秋季大会
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[Presentation] SOI 技術を用いた新型X線撮像分光器の開発 59:PDD 構造を有するX線 SOI-CMOS ピクセル検出器 XRPIX における軟X線性能評価2023
Author(s)
木村明愉, 森浩二, 武田彩希, 西岡祐介, 行元雅貴, 泉大輔, 岩切卯月 (宮崎大学), 鶴剛, 上ノ町水紀, 池田智法, 松田真宗, 成田拓仁 (京都大学), 倉知郁生 (ディーアンドエス), 新井康夫 (KEK), 幸村孝由, 内田悠介, 清水真 (東京理科大学), 萩野浩一 (東京大学) 他
Organizer
日本天文学会 2023年秋季大会
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[Presentation] SOI 技術を用いた新型X線撮像分光器の開発 60: PDD 構造を導入した X 線天文用 SOI ピクセル検出器のサブピクセルレベルの X 線応答特性の評価2023
Author(s)
幸村孝由, 内田悠介, 土居俊輝, 角町駿, 武居悠貴, 伊藤尚輝, 清水真, 志賀文哉 (東京理科大学), 萩野浩一 (東京大学), 鈴木寛大 (甲南大学), 鶴剛, 上ノ町水紀, 松田真宗, 成田拓仁 (京都大学), 倉知郁生(ディーアンドエス), 岩切卯月, 泉大輔, 木村明愉, 川島陸斗, 眞方恒陽 他
Organizer
日本天文学会 2023年秋季大会
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[Presentation] SOI 技術を用いた新型 X 線撮像分光器の開発 61:内蔵アナログ-デジタル変換器の性能評価2023
Author(s)
松橋裕洋, 萩野浩一, 馬場彩 (東京大学), 武田彩希, 行元雅貴, 森浩二, 西岡祐介 (宮崎大学), 鶴剛, 上ノ町水紀, 池田智法, 松田真宗, 成田拓仁 (京都大学), 田中孝明, 鈴木寛大 (甲南大学), 倉知郁生 (ディーアンドエス), 幸村孝由, 内田悠介 (東京理科大学), 新井康夫 (KEK)
Organizer
日本天文学会 2023年秋季大会
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[Presentation] 10Bを成膜したSOI-CMOSピクセル検出器におけるパルス中性子の応答評価2023
Author(s)
川島陸斗, 武田彩希, 塩川朝日, 眞方恒陽, 三谷美輝, 鎌田信壱, 齊藤悠人, 森浩二, 島添健次, 高橋浩之, 永井寛大A, Mohammad HamdanA, 神谷好郎, 上ノ町水紀, 鶴剛, 倉知郁生, 新井康夫
Organizer
日本物理学会 第78回年次大会(2023年)
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[Presentation] X 線分光撮像衛星 XRISM 搭載軟 X 線撮像装置 Xtend の開発の状況 (12)2023
Author(s)
信川正順, 内山秀樹, 森浩二, 冨田洋, 中嶋大, 野田博文, 鈴木寛大, 小林翔悟, 萩野浩一, 内田裕之, 米山友景, 田中孝明, 村上弘志, 信川久実子, 幸村孝由, 鶴剛, 松本浩典, 小高裕和, 山内誠, 廿日出勇, 山岡和貴, 吉田鉄生, 金丸善朗, 水野恒史 他 XRISM/Xtend チーム
Organizer
日本物理学会 第78回年次大会(2023年)
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[Presentation] 宇宙X線観測向け大面積SOIピクセル検出器の改良と性能評価2023
Author(s)
武田彩希, 森浩二, 西岡祐介, 行元雅貴, 岩切卯月, 泉大輔, 木村明愉, 川島陸斗, 眞方恒陽, 塩川朝日, 三谷美輝, 鶴剛, 内田裕之, 上ノ町水紀, 池田智法, 松田真宗, 成田拓仁, 島添健次, 朱慶紅, 高橋浩之, 幸村孝由, 内田悠介, 角町駿, 土居俊輝, 武居悠貴, 伊藤尚輝, 志賀文哉 他
Organizer
日本物理学会 第78回年次大会(2023年)
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[Presentation] PDD 構造を導入したX線天文衛星搭載用SOI ピクセル検出器のサブピクセルレベルのX線応答特性の評価2023
Author(s)
幸村孝由, 内田悠介, 土居俊輝, 角町駿, 武居悠貴, 伊藤尚輝, 清水真, 志賀文哉, 萩野浩一, 鈴木寛大, 鶴剛, 上ノ町水紀, 池田智法, 松田真宗, 成田拓仁, 倉知郁生, 岩切卯月, 泉大輔, 木村明愉, 川島陸斗, 眞方恒陽, 塩川朝日, 三谷美輝, 行元雅貴, 武田彩希, 森浩二, 西岡祐介 他
Organizer
日本物理学会 第78回年次大会(2023年)
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[Presentation] ISS曝露部搭載のX線SOI-CMOSピクセル検出器XRPIXで探る超高層大気の観測計画2023
Author(s)
信川久実子, 武田彩希, 勝田哲, 鶴剛, 中澤知洋, 森浩二, 信川正順, 内田裕之, 眞方恒陽, 河邉圭寿, 岸本拓海, 黒木瑛介, _野慧
Organizer
日本物理学会 第78回年次大会(2023年)
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[Presentation] 超高層大気を観測するISS搭載X線SOI-CMOSピクセル検出器カメラの開発2023
Author(s)
武田彩希, 黒木瑛介, 眞方恒陽, 森浩二, 信川久実子, 河邉圭寿, 岸本拓海, 伊藤耶馬斗, _野慧, 青木悠馬, 木山穂乃香, 勝田哲, 山脇鷹也, 鶴剛, 内田裕之, 中澤知洋, 信川正順
Organizer
日本物理学会2024年春季大会
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[Presentation] X線分光撮像衛星 XRISM 搭載軟X線撮像装置 Xtend の現状2023
Author(s)
森浩二, 中嶋大, , 冨田洋, 岡島崇, 野田博文, 内田裕之, 鈴木寛大, 小林翔悟, 萩野浩一, 信川久実子, 米山友景, 田中孝明, 村上弘志, 信川正順, 内山秀樹, 松本浩典, 鶴剛, 山内誠, 廿日出勇, 小高裕和, 幸村孝由, 山岡和貴, 石田學 and the XRISM/Xtend team
Organizer
日本物理学会2024年春季大会
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[Presentation] Radiation Damage Effects in X-ray SOI Pixel Sensors with Pinned Depleted Diode Structure2023
Author(s)
Kouichi Hagino, Masatoshi Kitajima, Takayoshi Kohmura, Ikuo Kurachi, Takeshi G. Tsuru, Masataka Yukumoto, Ayaki Takeda, Koji Mori, Yusuke Nishioka, Takaaki Tanaka
Organizer
2023 IEEE NUCLEAR SCIENCE SYMPOSIUM, MEDICAL IMAGING CONFERENCE AND ROOM TEMPERATURE SEMICONDUCTOR DETECTOR CONFERENCE