Development of sub-micron track search method for dark matter recoil nuclei with luminescence of nano-semiconductors in nuclear emulsion

• Project/Area Number: 21K13949
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: Toho University
• Principal Investigator: 白石 卓也 東邦大学, 理学部, 博士研究員 (00866121)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 暗黒物質 / ナノ半導体 / 発光 / 原子核乾板

Outline of Research at the Start

暗黒物質候補WIMPに対し、その到来方向が決定可能な超微粒子原子核乾板(NIT)を用いて、WIMP探索限界とされるニュートリノフロアを超えた探索を行うことが大目的である。NITは100nmの飛跡を記録できる世界最高の空間分解能をもつ固体検出器であり、反跳エネルギーの小さな原子核の方向決定が可能であるが、その飛跡探索は光学顕微鏡飛跡読取装置の解析速度制限や、光学像のぼやけによる識別能の低下を受け、原理的な検出器性能限界を引き出せていない。そこで、NITの荷電粒子応答の一つである発光を飛跡探索において用い、サブミクロンの分解能を保持したまま大質量かつ低Background解析の手法開発を行う。