| 研究課題/領域番号 |
20K04004
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 |
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研究代表者 |
田窪 洋介 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究機関講師 (50423124)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | SiGeピクセル検出器 / 新粒子 / 素粒子実験 / FASER / カロリメータ / モノリシック型ピクセル検出器 / シリコン・ゲルマニウム技術 / LHC / アクシオン / シリコンピクセル検出器 / 新粒子探索 / ピクセル検出器 / モノリシック / FASER実験 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
MeVからGeV程度の軽い質量を持ち、素粒子の標準模型粒子と非常に弱く相互作用するアクシオン的粒子(ALP: Axion Like Particle)は、新粒子の有力候補として近年、世界的に注目を集めている。現在CERNで建設中のFASER実験は2021年から開始されるが、未解決な最大の課題は、ALP探索のための高精度の2光子識別能力をもつ光検出器を開発することである。本研究では、BiCMOSモノリシック型ピクセル検出器を用いて、飛躍的に高い2光子識別能力をもつ光検出器を製作する。そして、2023年にFASER実験に導入することで、新粒子の候補であるALPの発見へとつなげる。
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| 研究成果の概要 |
本研究はFASER実験に2025年春にインストールされる予定である前段シャワー検出器を開発することが目標である。本研究ではまず、前段シャワー検出器に使用するSiGe-BiCMOSピクセルのための基板類のプロトタイプを開発した。そして、問題点などを洗い出し、実機に使用するための基板類を完成させた。また、理論研究にも取り組み、いくつかの新物理模型に対するFASER実験の感度評価にも取り組んだ。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
宇宙観測によって、宇宙の全エネルギーの２５％は未知の素粒子である暗黒物質で占められていると考えられている。FASER実験は暗黒物質やそれと相互作用する新粒子の探索を行っている。前段シャワー検出器をFASER実験に導入することで、それらの新粒子への感度を飛躍的に向上することができる。もしFASER実験で新粒子が発見されれば、宇宙に対する理解が大きく前進し、人類の物事に対する認識の仕方まで変革する可能性がある。
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