極低温技術による宇宙素粒子研究の高感度化

• Project Area: Unraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics
• Project/Area Number: 19H05809
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 吉田 斉 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (60400230)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岸本 康宏 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 教授 (30374911) ; 石徹白 晃治 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 准教授 (20634504) ; 美馬 覚 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 研究員 (50721578)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥150,930,000 (Direct Cost: ¥116,100,000、Indirect Cost: ¥34,830,000); Fiscal Year 2021: ¥28,470,000 (Direct Cost: ¥21,900,000、Indirect Cost: ¥6,570,000); Fiscal Year 2020: ¥37,440,000 (Direct Cost: ¥28,800,000、Indirect Cost: ¥8,640,000); Fiscal Year 2019: ¥44,330,000 (Direct Cost: ¥34,100,000、Indirect Cost: ¥10,230,000)
• Keywords: 低温技術 / 二重ベータ崩壊 / 暗黒物質探索 / アクシオン / 超伝導検出器

Outline of Research at the Start

本計画研究は、技術基盤として極低温技術を新たに取り入れることで、ニュートリノを放出しない二重ベータ(0νββ）崩壊探索の検出器の高感度化と暗黒物質探索の範囲拡大を図る。極低温下での温度上昇によるエネルギー測定を行う原理を利用した蛍光熱量計を開発し、0νββ崩壊のQ値領域でエネルギー分解能として20keV以下を実現する。標的材料として極低温下で超伝導状態になったアルミニウムなどを使用し、内部のクーパー対解離を検知することで、O(10eV)の低エネルギー信号測定を目指す。低温技術を利用して、強磁場超伝導共振空胴の開発を行い、通常よりも2桁以上高い共振空胴の増幅度(Q値)を実現する。