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液体キセノン検出器を用いた季節変動による宇宙暗黒物質の研究

研究課題

研究課題/領域番号 13J02848
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(実験)
研究機関神戸大学

研究代表者

細川 佳志  神戸大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2015年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2014年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2013年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード暗黒物質 / 季節変動 / 液体キセノン / 低エネルギーX線源 / 暗黒物質探索 / XMASS / 特性X線
研究実績の概要

本研究では、XMASS検出器を用いて暗黒物質の季節変動現象に関する解析を行った。季節変動解析において低エネルギー領域での検出器応答はとても重要であり、より低いエネルギー領域でのエネルギースケールを行うことが求められている。平成27年度は、以下の活動を行った。
アルミニウムの特性X線 1.5 keVを利用した低エネルギーX線源を製作した。製作した線源から1.5 keVのX線が期待通り放射されることが確認されている。この線源は、較正作業による検出器への悪影響がないことを確認後、XMASS検出器のエネルギー較正に使用される。また、既存のFe-55線源での較正で確認できる約1.65 keVのエスケープピークを用いて、XMASS検出器のエネルギー較正を行った。XMASS検出器の5.9keV未満で行われた初めてのエネルギー較正である。このエネルギー較正結果を利用して、XMASS検出器を用いた暗黒物質季節変動現象の探索を行った。原子核反跳を仮定したWIMP 探索・電子散乱を仮定したmodel independentな暗黒物質探索を行ったが、どちらでも有意な季節変動は観測されなかった。WIMP 探索では、季節変動発見を主張しているDAMA/LIBRA領域の大部分を季節変動を用いて排除した。また、電子散乱探索でもDAMA/LIBRAが観測している季節変動は観測されなかった。
以上の結果を博士論文” Search for dark matter annual modulation in XMASS–I detector ”にまとめた。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] Development of a high-sensitivity 80 L radon detector for purified gases2015

    • 著者名/発表者名
      K.Hosokawa et. al.,
    • 雑誌名

      Prog. Theor. Exp. Phys.

      巻: 033H01 号: 3 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1093/ptep/ptv018

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Design of low-energy calibration sources for liquid xenon dark matter detectors2015

    • 著者名/発表者名
      K. Hosokawa for the XMASS collaboration
    • 雑誌名

      Physics Procedia

      巻: 61 ページ: 714-718

    • DOI

      10.1016/j.phpro.2014.12.086

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of a high sensitivity radon detector for purified gases2013

    • 著者名/発表者名
      K. Hosokawa, A. Murata, Y. Nakano, Y. Onishi, H. Sekiya, Y. Takeuchi and S. Tasaka
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series

      巻: 469 ページ: 12007-12007

    • DOI

      10.1088/1742-6596/469/1/012007

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] XMASS-I検出器による季節変動を用いた暗黒物質探索2016

    • 著者名/発表者名
      細川佳志
    • 学会等名
      東北大学 ニュートリノ科学研究センター セミナー
    • 発表場所
      東北大学 ニュートリノ科学研究センター(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] XMASS検出器の電子散乱事象に 対するエネルギー応答の研究2015

    • 著者名/発表者名
      細川佳志 他XMASS collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会 2015年秋季大会
    • 発表場所
      早稲田大学早稲田キャンパス(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-09-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Development of a high-sensitivity 80 L radon detector for purified gases2015

    • 著者名/発表者名
      細川佳志
    • 学会等名
      新学術「地下素核研究」領域研究会
    • 発表場所
      神戸大学百年記念館 六甲ホール(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2015-05-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] XMASS実験:新型較正線源を用いた検出器エネルギー応答の評価2015

    • 著者名/発表者名
      細川佳志
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 希ガス中でのラドン測定2015

    • 著者名/発表者名
      細川佳志
    • 学会等名
      「極低放射能技術」研究会
    • 発表場所
      兵庫県立 淡路夢舞台国際会議場
    • 年月日
      2015-03-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] XMASS実験:特性X線を用いた低エネルギー較正線源の開発2014

    • 著者名/発表者名
      細川佳志
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      佐賀大学
    • 年月日
      2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Direct searches in Japan2014

    • 著者名/発表者名
      Keishi Hosokawa
    • 学会等名
      KUBEC International Workshop on Dark Matter Searches
    • 発表場所
      神戸大学ブリュッセルオフィス
    • 年月日
      2014-08-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] XMASS実験 : 特性X線を用いた低エネルギーX線源開発の現状2014

    • 著者名/発表者名
      細川佳志, 他XMASS collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2014-03-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] XMASS2013

    • 著者名/発表者名
      細川佳志
    • 学会等名
      平成25年度東京大学宇宙線研究所共同利用研究成果発表会
    • 発表場所
      東京大学 柏キャンパス
    • 年月日
      2013-12-20
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] XMASS実験 : 特性X線を用いた 低エネルギーX線源の開発2013

    • 著者名/発表者名
      細川佳志, 他XMASS collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      高知大学
    • 年月日
      2013-09-20
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Design of low-energy calibration sources for liquid xenon dark matter detectors2013

    • 著者名/発表者名
      Keishi HOSOKAWA, et. al.
    • 学会等名
      TAUP2013
    • 発表場所
      アメリカ モントレー
    • 年月日
      2013-09-11
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Development of a high sensitivity radon detector for purified gases2013

    • 著者名/発表者名
      K. Hosokawa, A. Murata, Y. Nakano, Y. Onishi, H. Sekiya, Y. Takeuchi and S. Tasaka
    • 学会等名
      CYGNUS2013
    • 発表場所
      富山市
    • 年月日
      2013-06-10
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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