| 研究課題/領域番号 |
22K14057
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 京都大学 |
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研究代表者 |
池田 智法 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(PD) (90898454)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
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| キーワード | 暗黒物質 / ガンマ線 / ガス検出器 / コンプトンカメラ / MeVガンマ線 / MPGD / 宇宙線 / 素粒子 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
宇宙MeVガンマ線観測は元素起源と暗黒物質の両方にアクセス可能な重要な観測領域であるが、その観測は20年もの間進歩していない。これを打開するにはMeVガンマ線望遠鏡ETCCが非常に有用だが、有効面積が小さいことが欠点であった。そこで本研究では、コンプトン散乱体としての役割に特化した「高圧CF4ガス充填式飛跡検出器」を開発し、この弱点を克服する。高圧下でのガス検出器の運用は、微細な電極間での放電が問題となるが、これをガラス素材で製作された飛跡検出器u-PICで解決する。これが完遂しETCCに導入できれば、1ヶ月の気球実験で世界最高感度の宇宙MeVガンマ線観測が可能となる。
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| 研究成果の概要 |
電子飛跡検出型コンプトンカメラETCCでは、ガンマ線に対する有効面積が小さいという問題がある。コンプトン散乱断面積の大きなガスであるCF4ガスの高気圧環境下で飛跡検出器を運用することでこれを解決できる。そこで、独自に開発してきたガスイメー ジング検出器「3電極型μ-PIC」とCF4ガスを用いた試験を行なった。結果、Ne:CF4=1:1の1気圧環境下でも要請ガス利得が得られることが確認された。さらに、3電極型u-PICの電極構造を活かした電圧供給をしたところ、3倍程度ガス利得が向上した。ETCCを構築し、662keVの点源分解能を評価したところ、21.5度が得られた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
宇宙MeVガンマ線観測は元素起源と暗黒物質の解明にアクセス可能な重要な観測領域である。 しかし、MeVガンマ線観測は他のエネルギー帯域と比べて非常に遅れており、COMPTEL実験の観測から20年もの間、感度が向上していない。これを解決するためには、コンプトン散乱事象の全ての情報を取得可能な、電子飛跡検出型コンプトンカメラETCCが有用である。本研究成果は、ETCCでも有効面積を拡大することができることを実験的に示した。また、新型の3電極型u-PICによって、さらに高性能な宇宙MeVガンマ線望遠鏡が開発できる指針を与える重要な結果となっている。
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