| 研究課題/領域番号 |
20J20839
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分15020:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する実験
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
青山 一天 (2020-2021) 早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC1)
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| 特別研究員 |
青山 一天 (2022) 早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2022年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2021年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
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| キーワード | 暗黒物質 / 液体アルゴン検出器 / TPC / 素粒子実験 / 暗黒物質探索 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
暗黒物質は様々な天文学的観測から存在を示唆されているが、その直接検出には至っていない。本研究の目的は、液体アルゴン光検出器を用いて低質量暗黒物質を探索することである。液体アルゴン蛍光の波形弁別は背景事象と信号事象の識別において強力であり、検出光量が多いほど識別能力は向上する。そこで本研究では、検出器の光収集効率改善による探索感度の向上に主眼を置き研究を進める。
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| 研究実績の概要 |
暗黒物質の検出は現代物理学における最重要課題の一つであり、世界中で多種多様な方法を用いて探索実験が行われている。本研究の目的は高感度な液体アルゴン検出器を構築し、暗黒物質探索の感度を向上させることである。液体アルゴンは荷電粒子の通過により、"電離電子"と"シンチレーション光"の2種類の信号が生成され、その検出によりエネルギーや位置の再構成を行う。加えて、それら2種類の信号を組み合わせることにより、液体アルゴン検出器は強力な粒子識別能力を持つ。この粒子識別能力は稀事象探索実験において非常に有用であり、本研究では暗黒物質探索に向けて液体アルゴン検出器の開発を進めた。
昨年までの研究で、宇宙線内の反重陽子の観測を気球搭載型液体アルゴン検出器を用いて行うことにより、先行実験の反重陽子観測の感度を2桁程度上回ることが分かった。反重陽子の観測により、背景事象と十分に分離した0バックグラウンド環境下での暗黒物質発見の可能性がある。加えて、同じデザインの検出器にて宇宙MeVガンマ線の検出も行うことができることも分かった。そのため、宇宙反重陽子と宇宙MeVガンマ線の同時観測に向けて液1相型の液体アルゴン検出器の準備を進めた。
これまで、液体アルゴン検出器は飛翔体に搭載されたことがない。本年度は、液体アルゴン検出器の気球搭載が可能であることを実証するために、気球工学試験を実施した。検出器は10x10x10 cmの小型のものを使用した。また、気球環境に対応するため、絶対圧弁や破裂弁の使用や、振動対策、遠隔コントロールシステムを準備した。その結果、世界初となる液体アルゴン検出器の気球上運用に成功した。その結果は日本物理学会にて報告している。また、学術論文の準備も進めている。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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