KamLAND-PICO dark matter search project

• Project/Area Number: 24340055
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Partial Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: FUSHIMI KENICHI 徳島大学, 大学院ソシオ・アーツ・アンド・サイエンス研究部, 教授 (90274191)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): SHIMA Tatsushi 大阪大学, 核物理研究センター, 准教授 (10222035) ; HAZAMA Ryuuta 大阪産業大学, 人間環境学部, 准教授 (00379299) ; ORITO Reiko 徳島大学, 大学院ソシオ・アーツ・アンド・サイエンス研究部, 講師 (80579417) ; INOUE Kunio 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 教授 (10242166) ; IKEDA Haruo 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 助教 (90400233) ; TAKEMOTO Yasuhiro 大阪大学, 核物理研究センター, 特任助教 (40732186) ; UMEHARA Saori 大阪大学, 核物理研究センター, 特任助教 (10379282) ; Yoshida Sei 大阪大学, 大学院理学研究科, 准教授 (60400230) ; KOZLOV Alexandre 東京大学, 数物連携宇宙研究機構, 研究員 (30528063)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥19,240,000 (Direct Cost: ¥14,800,000、Indirect Cost: ¥4,440,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2013: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥7,000,000、Indirect Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2012: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
• Keywords: 宇宙暗黒物質探索 / 超高純度結晶 / 極低バックグラウンド技術 / 宇宙暗黒物質 / 放射性不純物 / WIMPs / NaI(Tl) / 結晶の高純度化 / ヨウ化ナトリウム / 結晶成長 / 放射線計測技術

Outline of Final Research Achievements

We developed highly radiopure NaI(Tl) scintillator to search for dark matter. At the beginning of the research, a large amount of impurity which was as large as 1000 times of the aiming concentration was found. Consequently, we decided to focus on the purification of NaI(Tl) crystal.
The material of crucible was improved and chemical processing to reduce radioactive impurities: the concentration of radioactive impurities in NaI(Tl) scintillator was successfully reduced. The final result of the concentration was, for example, about 10 μBq/kg for 226Ra. The high purity NaI(Tl) is now ready to use for dark matter search.

Research Products

• [Journal Article] High purity NaI(Tl) scintillator to search for dark matter (2016)
  • Author(s): Ken-Ichi Fushimi, Hiroyasu Ejiri, Ryuta Hazama, Haruo Ikeda, Kunio Inoue, Kyoshiro Imagawa, Gakuji Kanzaki, Alexandre Kozlov, Reiko Orito, Tatsushi Shima, Yasuhiro Takemoto, Yuri Teraoka, Saori Umehara and Sei Yoshida
  • Journal Title: JPS conference proceedings Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Dark matter search project PICO-LON (2016)
  • Author(s): K.Fushimi, H.Ejiri, R.Hazama, H.Ikeda, K.Imagawa, K.Inoue, G.Kanzaki, A.Kozlov, R.Orito, T.Shima, Y.Takemoto, Y.Teraoka, S.Umehara, K.Yasuda, S.Yoshida
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 印刷中
  • NAID: 120006535041
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] KamLAND-PICO dark mater search project (2015)
  • Author(s): Ken-Ichi Fushimi, Y. Awatani, Hiroyasu Ejiri, Ryuta Hazama, R. Sugawara, H. Ikeda, K. Imagawa, K. Inoue, A. Kozlov, Reiko Orito, T. Shima and K. Yasuda
  • Journal Title: Physics Procedia Volume: 61 Pages: 67-73
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2014.12.012
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] CANDLES Search for neitrino-less double beta decay of 48Ca (2014)
  • Author(s): S. Umehara, T. Kishimoto, M. Nomachi, S. Ajimura, N. Nakatani, K. Mtasuoka, K. Ichimura, M. Saka, T. Ishikawa, D. Tanaka, M. Tanaka, S. Yoshida, K. Suzuki, G. Ito, H. Kakubata, W. Wang, J. Takemoto, W.M. Chan, M. Doihara, Y. Tamagawa, I. Ogawa, T. Ueno, S. Maeda, A. Yamamoto, S. Tomita, R.Hazama, Ken-Ichi Fushimi,他6名
  • Journal Title: EPJ WEB of Conferences Proceedings of INPC 2013 International Nuclear Physics Conference Volume: 66 Pages: 08008-08008
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] KamLAND-PICO project to search for cosmic dark matter (2014)
  • Author(s): Ken-Ichi Fushimi, Y. Awatani, Hiroyasu Ejiri, Ryuta Hazama, H. Ikeda, K. Imagawa, K. Inoue, A. Kozlov, Reiko Orito, T. Shima, R. Sugawara and K. Yasuda
  • Journal Title: Proceedings of the 26th Workshop on "Radiation Detectors and Their Uses" January 26-28 20214. KEK Tsukuba Japan Volume: 2014-11 Pages: 23-33
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Search for neutrino-less double beta decay by CANDLES (2013)
  • Author(s): S. Umehara, T. Kishimoto, M. Nomachi, S. Yoshida, S. Ajimura, K. Suzuki, K. Ichimura, K. Matsuoka, N. Nakatani, G. Ito, H. Kakubata, M. Saka, W. Wang, J. Takemoto, W. Chan, M. Doihara, Y. Tamagawa, Masami Ogawa, S. Ueno, S. Maeda, A. Yamamoto, S. Tomita, Ken-Ichi Fushimi, Ryuta Hazama他５名
  • Journal Title: AIP Conference Proceedings Volume: 1553 Pages: 115-115
• [Journal Article] 速報 ヒッグス粒子の発見について ~2013年ノーベル物理学賞~ (2013)
  • Author(s): 伏見賢一
  • Journal Title: 天文教育 Volume: 25, No6 Pages: 2-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] PICO-LON Dark matter Search (2013)
  • Author(s): K. Fushimi, S. Nakayama, R. Orito, R. Sugawara, Y. Awatani, H. Ejiri, T. Shima, R. Hazama, K. Inoue, H. Ikeda and A. Kozlov
  • Journal Title: Journal of Physics : Conference Series Volume: 469 Pages: 12011-12011
  • DOI: 10.1088/1742-6596/469/1/012011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] THE PERFORMANCE OF THE THIN NaI(T1) DETECTOR PICO-LON FOR DARK MATTER SEARCH (2012)
  • Author(s): KHarada, et al.
  • Journal Title: Proceedings of the 26th Workshop on Radiation Detectors and Their Uses Pages: 122-127
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 高純度NaI(Tl)シンチレータによる宇宙暗黒物質の探索 (2016)
  • Author(s): 硲隆太
  • Organizer: 第１１回米国Eichrom Technologies社製品ユーザーズセミナー
  • Place of Presentation: KKRホテル東京(東京都千代田区）
  • Year and Date: 2016-04-19
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] PICO-LON報告：高感度NaI(Tl)検出器による宇宙暗黒物質探索の現状 (2016)
  • Author(s): 伏見賢一，竹本康浩，A.Kozlov，江尻宏泰，硲隆太，今川恭四郎，池田晴雄，井上邦雄，神崎学慈，折戸玲子，嶋達志，寺岡有里，梅原さおり，保田賢輔，吉田斉
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-20
• [Presentation] PICO-LONの現状報告 (2016)
  • Author(s): 伏見賢一
  • Organizer: 極低放射能技術研究会(LBGT2016)
  • Place of Presentation: 徳島大学（徳島県徳島市）
  • Year and Date: 2016-03-14
  • Invited
• [Presentation] High purity NaI(Tl) scintiilator to search for dark matter (2016)
  • Author(s): K.Fushimi, H.Ejiri, R.Hazama, H.Ikeda, K.Imagawa, K.Inoue, G.Kanzaki, A.Kozlov, R.Orito, T.Shima, Y.Takemoto, Y.Teraoka, S.Umehara, K.Yasuda, S.Yoshida
  • Organizer: First International Symposium on Radiation Detectors and Their Uses (ISRD2016)
  • Place of Presentation: 高エネルギー加速器研究機構（つくば市）
  • Year and Date: 2016-01-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] PICO-LON報告：NaI(Tl)検出器の純度測定と感度評価について (2015)
  • Author(s): 伏見賢一，江尻宏泰，硲隆太，池田晴雄，今川恭四郎，井上邦雄，神崎学慈，A.Kozlov，折戸玲子，嶋達志，竹本康浩，寺岡有里，梅原さおり，保田賢輔，吉田斉
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学（大阪府大阪市）
  • Year and Date: 2015-09-28
• [Presentation] PICO-LON dark matter search project (2015)
  • Author(s): K.Fushimi, H.Ejiri, R.Hazama, H.Ikeda, K.Imagawa, K.Inoue, G.Kanzaki, A.Kozlov, R.Orito, T.Shima, Y.Takemoto, Y.Teraoka, S.Umehara, K.Yasuda, S.Yoshida
  • Organizer: International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics
  • Place of Presentation: トリノ（イタリア）
  • Year and Date: 2015-09-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] KamLAND-PICO dark matter search (2015)
  • Author(s): 伏見賢一
  • Organizer: KamLAND Collaboration meeting
  • Place of Presentation: 滝の湯（山形県天童市）
  • Year and Date: 2015-03-28
• [Presentation] KamLAND-PICO DAQ (2015)
  • Author(s): 竹本康浩
  • Organizer: KamLAND Collaboration meeting
  • Place of Presentation: 滝の湯（山形県天童市）
  • Year and Date: 2015-03-28
• [Presentation] Simulation study of impurities in NaI ingot (2015)
  • Author(s): 寺岡有里，池田晴雄
  • Organizer: KamLAND Collaboration meeting
  • Place of Presentation: 滝の湯（山形県天童市）
  • Year and Date: 2015-03-28
• [Presentation] Clean room and shielding construction for evaluation of NaI (2015)
  • Author(s): Alexaandre Kozlov
  • Organizer: KamLAND Collaboration meeting
  • Place of Presentation: 滝の湯（山形県天童市）
  • Year and Date: 2015-03-28
• [Presentation] PICO-LONによる宇宙暗黒物質探索 (2015)
  • Author(s): 伏見賢一，竹本康浩， Alexandre Kozlov, 江尻宏泰，嶋達志 硲隆太，井上邦雄，池田晴雄，今川恭四朗，保田賢輔
  • Organizer: 日本物理学会第70回年次大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2015-03-23
• [Presentation] PICO-LON用高純度NaI(Tl)検出器をもちいた低BG測定 (2015)
  • Author(s): 竹本康浩，伏見賢一, Alexandre Kozlov, 江尻宏泰，嶋達志 硲隆太，井上邦雄，池田晴雄，今川恭四朗，保田賢輔
  • Organizer: 日本物理学会第70回年次大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2015-03-23
• [Presentation] NaI(Tl)の高純度化について (2015)
  • Author(s): 伏見賢一
  • Organizer: LBGT2015（極低バックグラウンド放射能技術研究会）
  • Place of Presentation: 兵庫県淡路夢舞台国際会議場（兵庫県淡路市）
  • Year and Date: 2015-03-10
  • Invited
• [Presentation] PICO-LONの課題について (2015)
  • Author(s): 伏見賢一
  • Organizer: LBGT2015（極低バックグラウンド放射能技術研究会）
  • Place of Presentation: 兵庫県淡路夢舞台国際会議場（兵庫県淡路市）
  • Year and Date: 2015-03-09
  • Invited
• [Presentation] KAMLAND-PICO DARK MATTER SEARCH PROJECT (2014)
  • Author(s): K.Fushimi, H.Ejiri, R.Hazama, H.Ikeda, K.Imagawa, K.Inoue, A.Kozlov, R.Orito, T.Shima, Y.Takemoto, S.Umehara, K.Yasuda
  • Organizer: Fourth Joint Meeting of the Nuclear Physics Divisions of the American Physical Society and The Physical Society of Japan
  • Place of Presentation: Hilton Waikoloa Village (米国）
  • Year and Date: 2014-10-09
• [Presentation] PICO-LON high purity NaI(Tl) crystal for dark matter search (2014)
  • Author(s): K.Fushimi, H.Ejiri, R.Hazama, H.Ikeda, K.Imagawa, K.Inoue, A.Kozlov, R.Orito, T.Shima, Y.Takemoto, S.Umehara, K.Yasuda
  • Organizer: DBD2014
  • Place of Presentation: Hilton Waikoloa Village (米国）
  • Year and Date: 2014-10-06
• [Presentation] ダークマターの直接探索実験の現状 (2014)
  • Author(s): 硲隆太
  • Organizer: 研究会「宇宙核物理実験の現状と将来」
  • Place of Presentation: 大阪大学（大阪府吹田市）
  • Year and Date: 2014-08-07
  • Invited
• [Presentation] PICO-LON計画～世界一のNaI(Tl)で宇宙暗黒物質探索～ (2014)
  • Author(s): 伏見賢一
  • Organizer: 応用物理学会放射線分科会 夏の学校
  • Place of Presentation: 桂浜荘（高知県高知市）
  • Year and Date: 2014-08-06
  • Invited
• [Presentation] KamLAND-PICO計画 ～世界一のNaI(Tl)検出器で宇宙暗黒物質～ (2014)
  • Author(s): 伏見賢一, 菅原隆希, 粟谷悠人, 江尻宏泰, 硲隆太, 池田晴雄, 今川恭四郎, 井上邦雄,A.Kozlov, 中山信太郎, 折戸玲子, 嶋達志, 梅原さおり, 保田賢輔
  • Organizer: 研究会「放射線検出器とその応用」 (第28回)
  • Place of Presentation: 高エネルギー加速器研究機構（茨城県つくば市）
• [Presentation] 二枚積層薄型NaI(Tl)検出器の性能評価 (2014)
  • Author(s): 菅原隆希, 伏見賢一, 粟谷悠人, 江尻宏泰, 硲隆太, 池田晴雄, 今川恭四郎, 井上邦雄,A.Kozlov, 中山信太郎, 折戸玲子, 嶋達志, 梅原さおり, 保田賢輔
  • Organizer: 研究会「放射線検出器とその応用」 (第28回)
  • Place of Presentation: 高エネルギー加速器研究機構（茨城県つくば市）
• [Presentation] PICO-LONによる宇宙暗黒物質探索~NaI(Tl)結晶の高純度化～ (2014)
  • Author(s): 伏見賢一、菅原隆希、粟谷悠人、折戸玲子、江尻宏泰、嶋達志、高久圭二、梅原さおり、硲隆太、井上邦雄、池田晴雄、A.Kozlov、今川恭四郎、保田賢輔
  • Organizer: 日本物理学会第69回年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学湘南キャンパス（神奈川県平塚市）
• [Presentation] Lumilass-Bの波長変換素子への応用 (2014)
  • Author(s): 伏見賢一、能町正治、岸本忠史、梅原さおり、吉田斉
  • Organizer: 第61回応用物理学会春季学術後援会
  • Place of Presentation: 青山学院大学相模原キャンパス（神奈川県相模原市）
• [Presentation] PICO-LONによる宇宙暗黒物質探索(NaICrl)検出器の開発報告) (2013)
  • Author(s): 伏見賢一
  • Organizer: 日本物理学会第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学(広島県)
  • Year and Date: 2013-03-29
• [Presentation] Purification of NaI(T1)and KamLAND-PICO project (2013)
  • Author(s): 伏見賢一
  • Organizer: KamiLAND Collaboration Meeting
  • Place of Presentation: 奥飛騨総合文化センター,(岐阜県)
  • Year and Date: 2013-03-19
• [Presentation] 宇宙暗黒物質探索のための積層薄型NaKTD検出器PICO-LON,の開発 (2013)
  • Author(s): 菅原隆希, 他
  • Organizer: 研究会「放射線検出器のその応用」
  • Place of Presentation: 高エネルギー加速器研究機構(茨城県)
  • Year and Date: 2013-02-06
• [Presentation] PICO-LON Project for Dark Matter Search（招待講演） (2013)
  • Author(s): 伏見賢一
  • Organizer: 極低バックグラウンド素粒子原子核研究懇談会
  • Place of Presentation: 富山商工会議所（富山県富山市）
  • Invited
• [Presentation] PICO-LON dark matter search (2013)
  • Author(s): Ken-Ichi Fushimi, Shintaro Nakayama, Reiko Orito, R. Sugawara, Y. Awatani, Hiroyasu Ejiri, Ryuta Hazama, T. Shima, K. Inoue, A. Ikeda and A. Kozlov
  • Organizer: CYGNUS 2013
  • Place of Presentation: オークスカナル パークホテル（富山県富山市）
  • Invited
• [Presentation] PICO-LONによる宇宙暗黒物質探索～NaI(Tl)の純度測定経過と将来計画～ (2013)
  • Author(s): 伏見賢一、菅原隆希、粟谷悠人、折戸玲子、中山信太郎、江尻宏泰、嶋達志、梅原さおり、硲隆太、今川恭四郎、保田賢輔、伊藤浩史、松本絵里佳、井上邦雄、池田晴雄
  • Organizer: 日本物理学会2013年秋季大会
  • Place of Presentation: 高知大学（高知県高知市）
• [Presentation] KamLAND-PICO Dark Matter Search Project (2013)
  • Author(s): K.Fushimi, Y.Awatani, H.Ejiri, R.Hazama, H.Ikeda, K.Imagawa, K.Inooue, A.Kozlov, R.Orito, T.Shima, R.Sugawara and K.Yasuda
  • Organizer: 13th International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics
  • Place of Presentation: Asilomar, California（米国）
• [Presentation] KamLAND-PICO dark matter search (2012)
  • Author(s): 伏見賢一
  • Organizer: KamLANp Collaboration Meeting
  • Place of Presentation: University of Hawaii, Manowa(米国)
  • Year and Date: 2012-10-08
• [Presentation] PICO-LONによる宇宙暗黒物質探索 (2012)
  • Author(s): 伏見賢一
  • Organizer: 日本物理学会2012年秋季大会
  • Place of Presentation: 京都産業大学(京都府)
  • Year and Date: 2012-09-11
• [Presentation] 宇宙暗黒物質探索のための積層薄型NaI(T1)検出器PICO-LON,の開発 (2012)
  • Author(s): 菅原隆希, 他
  • Organizer: 平成24年度放射線夏の学校
  • Place of Presentation: つくばグランドホテル(茨城県)
  • Year and Date: 2012-08-07
• [Presentation] Dark Matter Search with PICO-LON (2012)
  • Author(s): 伏見賢一
  • Organizer: The 4th International Symposium on Neutrinos and Dark Matter in Nuclear Physics
  • Place of Presentation: 東大寺金鐘ホール(奈良県)
  • Year and Date: 2012-06-12
• [Presentation] Dark Matter Search with Multi-layer Nal Crytals PICO-LON (2012)
  • Author(s): 伏見賢一
  • Organizer: Neutrino 2012
  • Place of Presentation: 京都テルサ(京都府)
  • Year and Date: 2012-06-08
• [Book] 宇宙物理学入門～現代宇宙物理学のAからΩ～ (2015)
  • Author(s): 伏見賢一
  • Total Pages: 173
  • Publisher: 大学教育出版