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宇宙ガンマ線観測による銀河中心におけるダークマター探査

研究課題

研究課題/領域番号 15H02086
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関名古屋大学

研究代表者

田島 宏康  名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (80222107)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
39,910千円 (直接経費: 30,700千円、間接経費: 9,210千円)
2018年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2017年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
2016年度: 14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円)
2015年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
キーワードダークマター / ガンマ線 / 宇宙線 / 光検出器 / 半導体検出器 / 放射線 / 暗黒物質 / 宇宙物理
研究成果の概要

銀河中心付近の暗黒物質探査においては、拡散背景ガンマ線が主要なバックグラウンドとなるため、その原因となる星間媒質の密度をダストの熱放射、温度、光学的厚みから系統的に導出する方法の検証や、我々の開発した画像処理ソフトウェアによる新規ガンマ線天体候補の検出により、背景ガンマ線の不定性の低減した。並行して、次世代ガンマ線観測装置であるCTAに採用する新型光センサーの欠点であったクロストーク特性を保護樹脂をなくすことで改良し、さらに今後は遅延クロストークと呼ばれる現象の抑制による性能向上に目途をつけた。また、高密度の光センサーの信号を処理できる集積回路を開発し、試作機による観測で性能を検証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

暗黒物質は宇宙のエネルギーの4分の1をしめ、宇宙の構造形成に重要な役割を果たしている。しかし、その正体はまだわかっておらず、宇宙物理学上の最重要な課題の一つである。本研究では、暗黒物質を検出する有力な方法の一つであるガンマ線観測のデータ解析手法の改良によって暗黒物質検出感度の向上を目指している。さらに、現在稼働中のガンマ線観測装置では検出できない重い暗黒物質探査のため開発中である次世代のガンマ線観測装置に使用する新型光センサーの改良によって、の暗黒物質検出感度向上に寄与する。

報告書

(5件)
  • 2019 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (53件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (17件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 13件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 7件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] マックスプランク核物理研究所/エルランゲン大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] レスター大学/リバプール大学/オックスフォード大学(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] カリフォルニア大学サンタクルツ校/ジョージア工科大学/ウィスコンシン大学(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] アデレード大学(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] ジュネーブ大学(スイス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] マックスプランク核物理研究所/エルランゲン大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] レスター大学/リバプール大学/オックスフォード大学(英国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] アムステルダム大学(オランダ)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] カリフォルニア大学サンタバーバラ校/ワシントン大学/ジョージア工科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] アデレード大学(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究]

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] マックスプランク核物理研究所/エルランゲン大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] リバプール大学/レスター大学/オックスフォード大学(英国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] アムステルダム大学(オランダ)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] カリフォルニア大学サンタクルツ校/ワシントン大学/ジョージア工科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] アデレード大学(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究]

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Study of the Cosmic Rays and Interstellar Medium in Local H i Clouds Using Fermi-LAT Gamma-Ray Observations2020

    • 著者名/発表者名
      Mizuno T.、Abdollahi S.、Fukui Y.、Hayashi K.、Koyama T.、Okumura A.、Tajima H.、Yamamoto H.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 890 号: 2 ページ: 120-120

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab6a99

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Fermi-LATγ-Ray Study of the Interstellar Medium and Cosmic Rays in the Chamaeleon Molecular Cloud Complex: A Look at the Dark Gas as Optically Thick H i2019

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Katsuhiro、Mizuno Tsunefumi、Fukui Yasuo、Okamoto Ryuji、Yamamoto Hiroaki、Hidaka Naoya、Okumura Akira、Tajima Hiroyasu、Sano Hidetoshi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 884 号: 2 ページ: 130-130

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab4351

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of a UV-Transparent Lens Array for Enlarging the Effective Area of Multichannel SiPMs2019

    • 著者名/発表者名
      Akira Okumura, Akira Asano, Kazuhiro Furuta, Naoya Hidaka, Yuki Nakamura, Hiroyasu Tajima, and Anatolii Zenin
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 27 ページ: 011009-011009

    • DOI

      10.7566/jpscp.27.011009

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterization of SiPM Optical Crosstalk and Its Dependence on the Protection-Window Thickness2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nakamura, Akira Okumura, Hiroyasu Tajima, Nobuhito Yamane, and Anatolii Zenin
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 27 ページ: 011003-011003

    • DOI

      10.7566/jpscp.27.011003

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterisation and testing of CHEC-M?A camera prototype for the small-sized telescopes of the Cherenkov telescope array2018

    • 著者名/発表者名
      Zorn J. et al.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      巻: 904 ページ: 44-63

    • DOI

      10.1016/j.nima.2018.06.078

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Evaluation of silicon photomultipliers for dual-mirror Small-Sized Telescopes of Cherenkov Telescope Array2018

    • 著者名/発表者名
      Asano A.、Berge D.、Bonanno G.、Bryan M.、Gebhardt B.、Grillo A.、Hidaka N.、Kachru P.、Lapington J.、Leach S.、Nakamura Y.、Okumura A.、Romeo G.、Ross D.、Stephan M.、Tajima H.、Timpanaro M.C.、White R.、Yamane N.、Zink A.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      巻: 912 ページ: 177-181

    • DOI

      10.1016/j.nima.2017.11.017

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] TheFermiGalactic Center GeV Excess and Implications for Dark Matter2017

    • 著者名/発表者名
      Ackermann M.、et al., (The Fermi LAT Collaboration)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 840 号: 1 ページ: 43-43

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa6cab

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] TARGET?5: A new multi-channel digitizer with triggering capabilities for gamma-ray atmospheric Cherenkov telescopes2017

    • 著者名/発表者名
      Albert A.、Funk S.、Katagiri H.、Kawashima T.、Murphy M.、Okumura A.、Quagliani R.、Sapozhnikov L.、Shigenaka A.、Tajima H.、Tibaldo L.、Vandenbroucke J.、Varner G.、Wu T.
    • 雑誌名

      Astroparticle Physics

      巻: 92 ページ: 49-61

    • DOI

      10.1016/j.astropartphys.2017.05.003

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of the Model of Galactic Interstellar Emission for Standard Point-source Analysis of Fermi Large Area Telescope Data2016

    • 著者名/発表者名
      Acero, F. et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Supplement Series

      巻: 223 号: 2 ページ: 278-278

    • DOI

      10.3847/1538-4357/833/2/278

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Quantifying the Interstellar Medium and Cosmic Rays in the MBM 53, 54, and 55 Molecular Clouds and the Pegasus Loop Using Fermi-LAT Gamma-ray Observations2016

    • 著者名/発表者名
      Mizuno, T.; Abdollahi, S.; Fukui, Y.; Hayashi, K.; Okumura, A.; Tajima, H.; Yamamoto, H.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 833 号: 2 ページ: 223-246

    • DOI

      10.3847/0067-0049/223/2/26

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Searching for Dark Matter Annihilation from Milky Way Dwarf Spheroidal Galaxies with Six Years of Fermi Large Area Telescope Data2015

    • 著者名/発表者名
      Ackermann, M. et. al.
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 115 号: 23

    • DOI

      10.1103/physrevlett.115.231301

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Limits on dark matter annihilation signals from the Fermi LAT 4-year measurement of the isotropic gamma-ray background2015

    • 著者名/発表者名
      Ackermann, M. et. al.
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 90 号: 09 ページ: 008-008

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2015/09/008

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Updated search for spectral lines from Galactic dark matter interactions with pass 8 data from the Fermi Large Area Telescope2015

    • 著者名/発表者名
      Ackermann, M. et. al.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 91 号: 12

    • DOI

      10.1103/physrevd.91.122002

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Evaluation of a multi-channel silicon photomultiplier with a light concentrator for Medium-Sized Telescopes of Cherenkov Telescope Array2019

    • 著者名/発表者名
      Anatolii Zenin
    • 学会等名
      SiPM workshop: from fundamental research to industrial applications
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Suppression of SiPM Optical Crosstalk2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroyasu Tajima
    • 学会等名
      KEK Photosensor/Scintillator Workshop
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of SiPM Optical Crosstalk and its Resin Thickness Dependence2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Nakamura
    • 学会等名
      Photon Detector 18
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of a UV-transparent Lens Array Enlarging the Effective Area of Multi-channel SiPMs2018

    • 著者名/発表者名
      Akira Okumura
    • 学会等名
      Photon Detector 18
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 次世代ガンマ線望遠鏡CTA用SiPMの低クロストーク化2018

    • 著者名/発表者名
      田島宏康
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Feasibility study on a future CTA upgrade of PMT camera pixels with silicon photomultipliers2018

    • 著者名/発表者名
      Anatolii Zenin
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Suppressing Optical Cross Talk in Silicon Photomultipliers2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroyasu Tajima
    • 学会等名
      ICASiPM
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フェルミ衛星によるMBM 53-55分子雲・Pegasus Loop領域における星間ガスと宇宙線の研究2017

    • 著者名/発表者名
      水野恒史
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Fermi衛星とPlanck衛星によるOrion領域における星間ガスの研究2017

    • 著者名/発表者名
      日高直哉
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 次世代ガンマ線望遠鏡CTAのためのSiPMの開発とその性能評価2017

    • 著者名/発表者名
      山根暢仁
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] CTA報告121:ガンマ線望遠鏡CTAにおけるSiPMの多チャンネル同時較正2017

    • 著者名/発表者名
      中村裕樹
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] CTA計画用SiPMの光検出効率向上に向けたレンズアレイの開発2017

    • 著者名/発表者名
      朝野彰
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 次世代ガンマ線望遠鏡CTAにおける波形記録回路TARGETの時間応答較正手法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      重中茜
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 次世代ガンマ線望遠鏡CTA用SiPMの最適化2017

    • 著者名/発表者名
      田島宏康
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] CTA報告127:ガンマ線望遠鏡CTAにおけるSiPMの多チャンネル同時較正システムの確立と検証2017

    • 著者名/発表者名
      中村裕樹
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Schwarzschild-Couder 光学系を用いたCTA 小・中口径望遠鏡の開発2017

    • 著者名/発表者名
      奥村 曉
    • 学会等名
      日本天文学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] CTA報告135:CTA 小口径望遠鏡のトリガー性能の最適化2017

    • 著者名/発表者名
      佐々井義矩
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] CTA報告136:ガンマ線望遠鏡CTAにおけるSiPMの多チャンネル同時較正手法の実機検証2017

    • 著者名/発表者名
      中村裕樹
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] CTA報告113:Schwarzschild-Couder光学系を用いた小・中口径望遠鏡の開発2016

    • 著者名/発表者名
      奥村曉
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学 木花キャンパス
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 次世代チェレンコフ望遠鏡CTA計画の小口径望遠鏡カメラに用いる光検出器の選定に向けた半導体光電子増倍素子の特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      山根暢仁
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学 木花キャンパス
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] PPD/SiPMの開発動向と活用例2016

    • 著者名/発表者名
      田島宏康
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 次世代チェレンコフ望遠鏡CTA計画の小口径望遠鏡カメラに向けた半導体光電子増倍素子の特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      山根暢仁
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 半導体光検出器を用いたCTA小口径望遠鏡焦点面カメラのシミュレーションによる性能評価2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤雄太
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2022-11-04  

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