| 研究課題/領域番号 |
21H04471
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分15:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
身内 賢太朗 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (80362440)
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| 研究分担者 |
風間 慎吾 名古屋大学, 素粒子宇宙起源研究所, 准教授 (40736592)
伊部 昌宏 東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (50599008)
中村 輝石 東北大学, 理学研究科, 助教 (80750463)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
42,120千円 (直接経費: 32,400千円、間接経費: 9,720千円)
2024年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
2023年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
2022年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
2021年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円)
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| キーワード | ミグダル効果 / 暗黒物質 / ガス検出器 / TPC / 原子核反跳 / マイクロTPC |
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| 研究開始時の研究の概要 |
暗黒物質の直接探索実験は、2相式液体キセノンを用いた大質量検出器が数10GeV以上の質
量で制限を更新してきた。さらに2019年には、「ミグダル効果」を用いることで、1GeV程
度の低質量暗黒物質まで探索感度を伸ばした。ここで、ミグダル効果は理論的に計算され
ているが、実験的には未観測の現象である。我々は独自の技術に基づく位置有感ガス検出器「マイクロTPC」を用いることで、ミグダル効果に特徴的な空間的情報を検出可能であることを考案 、中性子照射実験によってミグダル効果の観測について具体的なバックグラウンドを考慮した計算を行った。本提案では、この計算に基づいて、ミグダル効果の初観測を目指す。
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| 研究実績の概要 |
暗黒物質の直接探索実験は、2相式液体キセノンを用いた大質量検出器が数10GeV以上の質量で制限を更新してきた。さらに2019年には、「ミダル効果」を用いることで、1GeV程度の低質量暗黒物質まで探索感度を伸ばした。ここで、ミグダル効果は理論的に計算されているが、実験的には未観測の現象である。つまり、今後キセノン検出器で低質量暗黒物質の探索、場合によっては発見の主張を行うためには、ミグダル効果の実証が必要不可欠となる。我々は独自の技術に基づく位置有感ガス検出器「マイクロTPC」を用いることで、ミグダル効果に特徴的な空間的情報を検出可能であることを考案 、中性子照射実験によってミグダル効果の観測について具体的なバックグラウンドを考慮した計算を行った。本提案では、この計算に基づいて、ミグダル効果の初観測を目指す。
ミグダル効果を観測するために、30cm角の位置有感ガス検出器「マイクロTPC」が必要である。2023年度には、30cm角実機の製作準備として30cm角のuPICを製作した。製作した30cm角のマイクロTPCを使って産業技術総合研究所の中性子ビームを用いた試験を行い、ビーム環境下での検出器動作、原子核反跳の検出能力を評価した。これにより、ミグダル事象で観測対象となる、2クラスター事象や、原子核飛跡+電子飛跡と同じ形状の事象が観測され、検出器の原理実証を行えた。同時に、分担者の中村を中心として、シンチレータによるビーム環境下の物質起源のバックグラウンド(BG)測定を行った。これら結果を活かして、2024年度にマイクロTPCの改良を行い、ミグダル効果観測に向けた中性子ビーム試験を行う。
XENON実験では、分担者の風間を中心として、XENONnT実験での暗黒物質探索をすすめた。分担者の伊部はミグダル効果を含んだ各種暗黒物質理論を進めた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究課題は、30cm角位置有感型ガス検出器「マイクロTPC」を用いたミグダル効果の観測を目的としている。
2023年度には、30cm角実機の製作準備として30cm角のuPICを製作した。製作した30cm角のマイクロTPCを使って産業技術総合研究所の中性子ビームを用いた試験を行い、ビーム環境下での検出器動作、原子核反跳の検出能力を評価した。同時に、分担者の中村を中心として、シンチレータによるビーム環境下の物質起源のバックグラウンド(BG)測定を行った。これら結果を活かして、2024年度にマイクロTPCの改良を行い、ミグダル効果観測に向けた中性子ビーム試験を行う。XENON実験では、分担者の風間を中心として、XENONnT実験での暗黒物質探索をすすめている。分担者の伊部はミグダル効果を含んだ各種暗黒物質理論を進めた。
上記の通り、研究は順調に推移している。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究は順調に推移しており、分担者との連絡を密にとりながら、予定通り研究を推進する。
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