原子核乾板による暗黒物質方向探索研究

• 研究課題/領域番号: 15J06702
• 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: 名古屋大学
• 研究代表者: 吉本 雅浩 名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
• 研究期間 (年度): 2015-04-24 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円); 2016年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: 中性子計測 / 暗黒物質探索 / 原子核乾板

研究実績の概要

平成28年度の研究では、(1)原子核乾板に記録された反跳陽子飛跡の新たな読み取り手法の開発、(2)読み取り手法の評価方法の開発を行った。イタリア・グランサッソ研究所のファシリティの準備が2016年イタリア中部地震の影響などで遅れたため、新ファシリティにおける中性子測定を行うことができなかったが、読み取り装置に関する開発を進め、暗黒物質探索の背景事象となる高速中性子測定を行うための基盤技術を確立した。
(1)従来方式の読み取り手法は、原子核乾板中に3次元的に記録されたグレインを2次元平面に投影した上で、それを接続し直線らしい飛跡の探索を行ってきた。この手法は比較的高速で散乱の多い飛跡でも探索しやすいというメリットがあったものの、交差するような飛跡に対しては探索に失敗することがあった。そこで、Gabor filterを用いた「直線パターン解析」を導入し、総当たりで直線を探索する手法に変更した。
(2)(1)で開発した読み取り手法の妥当性を検証するため、最小電離損失粒子を用いた評価手法を開発した。これは、乳剤層を厚み方向に4つに分け重ね合わせ、それぞれで前述の直線パターン解析を行い、4層中3層で一直線に並ぶような飛跡を母数に、残る1層で飛跡が発見できるかどうかを指標に検出効率とした。NINJA実験で用いられた原子核乾板を用い、超高速自動飛跡読み取り装置HTSで読み取りを行い、宇宙線ミューオンに対して検出効率を評価した。従来の読み取り手法では認識できなかった大角度の飛跡の評価手法を確立し、2017年日本物理学会年次大会で報告した。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] 国立核物理研究所 グランサッソ研 究所(イタリア)
• [国際共同研究] 国立核物理研究所 グランサッソ研究所(イタリア)
• [雑誌論文] First neutrino event detection with nuclear emulsion at J-PARC neutrino beamline (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Fukuda et al.
  • 雑誌名: arXiv 巻: －
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] First demonstration of emulsion multi-stage shifter for accelerator neutrino experiment in J-PARC T60 (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Yamada et al.
  • 雑誌名: arXiv 巻: －
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 地下素核実験のための中性子測定コンソーシアム (2017)
  • 著者名/発表者名: 田中雅士、帝釋稜介、鈴木優飛、吉本雅浩
  • 雑誌名: 高エネルギーニュース 巻: 35 ページ: 229-237
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nuclear emulsion readout system HTS aiming at scanning an area of one thousand square meters (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshimoto, T. Nakano, R. Komatani and H. Kawahara
  • 雑誌名: arXiv 巻: －
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] New readout system for submicron tracks with nuclear emulsion (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Katsuragawa, A. Umemoto, M. Yoshimoto, T. Naka and T. Asada
  • 雑誌名: JINST 巻: 12 号: 04 ページ: T04002-T04002
  • DOI: 10.1088/1748-0221/12/04/t04002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The development of super fine-grained nuclear emulsion (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Asada, T. Naka, K. Kuwabara, and M. Yoshimoto
  • 雑誌名: PTEP 巻: (掲載準備中)
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] GRAINE 2015, a balloon-borne emulsion γ -ray telescope experiment in Australia (2016)
  • 著者名/発表者名: S.Takahashi, S.Aoki, K.Hamada, T.Inoue, A.Iyono, H.Kawahara, K.Kodama, R.Komatani, M.Komatsu, T.Kosaka, F.Mizutani, M.Morishita, M.Nakamura, T.Nakano, K Niwa, N.Otsuka, K.Ozaki, H.Rokujo, O.Sato, E.Shibayama, A.Suzuki, R.Tanaka, Y.Tateishi, S.Tawa, M.Yabu, K.Yamada, S.Yamamoto, M.Yoshimoto et al.
  • 雑誌名: Prog. Theor. Exp. Phys. 巻: 2016 号: 7 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1093/ptep/ptw089
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] NEWS: Nuclear Emulsions for WIMP Search (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Aleksandrov et al.
  • 雑誌名: arXiv 巻: －
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] WIMP tracking with cryogenic nuclear emulsion (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Kimura et al.
  • 雑誌名: Nucl.Instrum.Meth. A 巻: 845 ページ: 373-377
  • DOI: 10.1016/j.nima.2016.06.052
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Readout technologies for directional WIMP Dark Matter detection (2016)
  • 著者名/発表者名: J.B.R. Battat, I.G. Irastorza, … K. Miuchi(57番目)… T. Naka(63番目) 全93名
  • 雑誌名: Physics Reports 巻: 662 ページ: 1-46
  • DOI: 10.1016/j.physrep.2016.10.001
  • 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] Development of a super-resolution optical microscope for directional dark matter search experiment (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Alexandrov et al.
  • 雑誌名: Nucl.Instrum.Meth. A 巻: 824 ページ: 600-602
  • DOI: 10.1016/j.nima.2015.09.044
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 光学顕微鏡とX線顕微鏡を利用した,原子核乾板上にトラックされたサブミクロン粒子飛跡の検出 (宇宙・惑星の起源を探るX線光学) (2016)
  • 著者名/発表者名: 中 竜大、田原 譲、浅田 貴志、桂川 貴義、吉本 雅浩、梅本 篤宏
  • 雑誌名: 光学 巻: 45 ページ: 355-357
  • NAID: 40020959750
• [雑誌論文] Intrinsic neutron background of nuclear emulsions for directional Dark Matter searches (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Alexandrov, ... , T. Naka(全27人中20番目), ...
  • 雑誌名: Astroparticle Physics 巻: 80 ページ: 16-21
  • DOI: 10.1016/j.astropartphys.2016.03.003
  • 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] Analysis system of submicron particle tracks in the fine-grained nuclear emulsion by a combination of hard x-ray and optical microscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: T.Naka, T.Asada, M.Yoshimoto, T.Katsuragawa, Y.Suzuki, Y. Terada, A.Takeuchi, K.Uesugi, Y.Tawara, A.Umemoto and M.Kimura
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 86,0730701(2015), 号: 7 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1063/1.4926350
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 暗黒物質探索実験のための地下環境の中性子測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉本 雅浩、中 竜大、浅田 貴志 [他]
  • 雑誌名: 放射線 = Ionizing radiation 巻: 40 ページ: 231-235
  • 査読あり
• [学会発表] 超高速原子核乾板飛跡読取装置HTSの運用と大角度飛跡解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉本雅浩
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Ultra fast nuclear emulsion readout system HTS (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshimoto
  • 学会等名: KMI2017 International Symposium
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 2017-01-05
  • 国際学会
• [学会発表] 気球搭載エマルションガンマ線望遠鏡GRAINE：超高速飛跡読取装置HTSによる角度読取精度の理解と向上 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉本雅浩
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 宮崎大学
  • 年月日: 2016-09-21
• [学会発表] NEWS: Nuclear Emulsions for WIMP Search (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshimoto
  • 学会等名: 28th Rencontres de Blois on Particle Physics and Cosmology
  • 発表場所: Blois, France
  • 年月日: 2016-05-29
  • 国際学会
• [学会発表] NEWS: Nuclear Emulsions for WIMP Search (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshimoto
  • 学会等名: 28th Rencontres de Blois Particle Physics and Cosmology
  • 発表場所: Blois, France
  • 年月日: 2016-05-29
  • 国際学会
• [学会発表] 原子核乾板を用いた環境高速 中性子フラックス及び方向分布の測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 待井翔吾、吉本雅浩、中竜大、他 中性子測定コンソーシアム
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 東北学院大学
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 原子核乾板解析における顕微鏡技術と画像処理 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉本雅浩
  • 学会等名: 第30回固体飛跡検出器研究会
  • 発表場所: 福井大学附属国際原子力工学研究所
  • 年月日: 2016-03-14
  • 招待講演
• [学会発表] 原子核乾板による環境高速中性子計測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉本雅浩
  • 学会等名: 第30回固体飛跡検出器研究会
  • 発表場所: 福井大学附属国際原子力工学研究所
  • 年月日: 2016-03-14
• [学会発表] 原子核乾板による中性子計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉本雅浩
  • 学会等名: 第4回B02班主催若手研究会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-08-31