ＫａｍＬＡＮＤ－ＰＩＣＯによる宇宙暗黒物質探索

• 研究課題/領域番号: 24340055
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 伏見 賢一 徳島大学, 大学院ソシオ・アーツ・アンド・サイエンス研究部, 教授 (90274191)
• 連携研究者: 嶋 達志 大阪大学, 核物理研究センター, 准教授 (10222035) ; 硲 隆太 大阪産業大学, 人間環境学部, 准教授 (00379299) ; 折戸 玲子 徳島大学, 大学院ソシオ・アーツ・アンド・サイエンス研究部, 講師 (80579417) ; 井上 邦雄 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 教授 (10242166) ; 池田 晴雄 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 助教 (90400233) ; 竹本 康浩 大阪大学, 核物理研究センター, 特任助教 (40732186) ; 梅原 さおり 大阪大学, 核物理研究センター, 特任助教 (10379282) ; 吉田 斉 大阪大学, 大学院理学研究科, 准教授 (60400230) ; コズロフ アレキサンドレ 東京大学, 数物連携宇宙研究機構, 研究員 (30528063)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2013年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円); 2012年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
• キーワード: 宇宙暗黒物質探索 / 超高純度結晶 / 極低バックグラウンド技術 / 宇宙暗黒物質 / 放射性不純物 / WIMPs / NaI(Tl) / 結晶の高純度化 / ヨウ化ナトリウム / 結晶成長 / 放射線計測技術

研究成果の概要

宇宙暗黒物質探索実験に使用するタリウム添加ヨウ化ナトリウム(NaI(Tl)）を開発した。実験に先立って、結晶に含まれる放射性不純物の濃度を調べたところ、目標の値に比べて1,000倍もの高濃度な汚染を確認した。そこでNaI(Tl)結晶の純度を向上させることに集中し、大容量結晶の開発を進めることにした。
NaI(Tl)結晶に含まれる放射性不純物の濃度を低減させるために坩堝を改良し、NaI粉末の純度を化学処理によって向上させ、効果的に純度を向上させることに成功した。226Raの濃度を約10 μBq/kgまで低減させることに成功し、NaI(Tl)が宇宙暗黒物質探索実験に十分使用できることを確認した。

研究成果

• [雑誌論文] High purity NaI(Tl) scintillator to search for dark matter (2016)
  • 著者名/発表者名: Ken-Ichi Fushimi, Hiroyasu Ejiri, Ryuta Hazama, Haruo Ikeda, Kunio Inoue, Kyoshiro Imagawa, Gakuji Kanzaki, Alexandre Kozlov, Reiko Orito, Tatsushi Shima, Yasuhiro Takemoto, Yuri Teraoka, Saori Umehara and Sei Yoshida
  • 雑誌名: JPS conference proceedings 巻: 印刷中
  • 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] Dark matter search project PICO-LON (2016)
  • 著者名/発表者名: K.Fushimi, H.Ejiri, R.Hazama, H.Ikeda, K.Imagawa, K.Inoue, G.Kanzaki, A.Kozlov, R.Orito, T.Shima, Y.Takemoto, Y.Teraoka, S.Umehara, K.Yasuda, S.Yoshida
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 印刷中
  • NAID: 120006535041
  • 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] KamLAND-PICO dark mater search project (2015)
  • 著者名/発表者名: Ken-Ichi Fushimi, Y. Awatani, Hiroyasu Ejiri, Ryuta Hazama, R. Sugawara, H. Ikeda, K. Imagawa, K. Inoue, A. Kozlov, Reiko Orito, T. Shima and K. Yasuda
  • 雑誌名: Physics Procedia 巻: 61 ページ: 67-73
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2014.12.012
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] CANDLES Search for neitrino-less double beta decay of 48Ca (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Umehara, T. Kishimoto, M. Nomachi, S. Ajimura, N. Nakatani, K. Mtasuoka, K. Ichimura, M. Saka, T. Ishikawa, D. Tanaka, M. Tanaka, S. Yoshida, K. Suzuki, G. Ito, H. Kakubata, W. Wang, J. Takemoto, W.M. Chan, M. Doihara, Y. Tamagawa, I. Ogawa, T. Ueno, S. Maeda, A. Yamamoto, S. Tomita, R.Hazama, Ken-Ichi Fushimi,他6名
  • 雑誌名: EPJ WEB of Conferences Proceedings of INPC 2013 International Nuclear Physics Conference 巻: 66 ページ: 08008-08008
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] KamLAND-PICO project to search for cosmic dark matter (2014)
  • 著者名/発表者名: Ken-Ichi Fushimi, Y. Awatani, Hiroyasu Ejiri, Ryuta Hazama, H. Ikeda, K. Imagawa, K. Inoue, A. Kozlov, Reiko Orito, T. Shima, R. Sugawara and K. Yasuda
  • 雑誌名: Proceedings of the 26th Workshop on "Radiation Detectors and Their Uses" January 26-28 20214. KEK Tsukuba Japan 巻: 2014-11 ページ: 23-33
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Search for neutrino-less double beta decay by CANDLES (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Umehara, T. Kishimoto, M. Nomachi, S. Yoshida, S. Ajimura, K. Suzuki, K. Ichimura, K. Matsuoka, N. Nakatani, G. Ito, H. Kakubata, M. Saka, W. Wang, J. Takemoto, W. Chan, M. Doihara, Y. Tamagawa, Masami Ogawa, S. Ueno, S. Maeda, A. Yamamoto, S. Tomita, Ken-Ichi Fushimi, Ryuta Hazama他５名
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 1553 ページ: 115-115
• [雑誌論文] 速報 ヒッグス粒子の発見について ~2013年ノーベル物理学賞~ (2013)
  • 著者名/発表者名: 伏見賢一
  • 雑誌名: 天文教育 巻: 25, No6 ページ: 2-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] PICO-LON Dark matter Search (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Fushimi, S. Nakayama, R. Orito, R. Sugawara, Y. Awatani, H. Ejiri, T. Shima, R. Hazama, K. Inoue, H. Ikeda and A. Kozlov
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 巻: 469 ページ: 12011-12011
  • DOI: 10.1088/1742-6596/469/1/012011
  • 査読あり
• [雑誌論文] THE PERFORMANCE OF THE THIN NaI(T1) DETECTOR PICO-LON FOR DARK MATTER SEARCH (2012)
  • 著者名/発表者名: KHarada, et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the 26th Workshop on Radiation Detectors and Their Uses ページ: 122-127
  • 査読あり
• [学会発表] 高純度NaI(Tl)シンチレータによる宇宙暗黒物質の探索 (2016)
  • 著者名/発表者名: 硲隆太
  • 学会等名: 第１１回米国Eichrom Technologies社製品ユーザーズセミナー
  • 発表場所: KKRホテル東京(東京都千代田区）
  • 年月日: 2016-04-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] PICO-LON報告：高感度NaI(Tl)検出器による宇宙暗黒物質探索の現状 (2016)
  • 著者名/発表者名: 伏見賢一，竹本康浩，A.Kozlov，江尻宏泰，硲隆太，今川恭四郎，池田晴雄，井上邦雄，神崎学慈，折戸玲子，嶋達志，寺岡有里，梅原さおり，保田賢輔，吉田斉
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] PICO-LONの現状報告 (2016)
  • 著者名/発表者名: 伏見賢一
  • 学会等名: 極低放射能技術研究会(LBGT2016)
  • 発表場所: 徳島大学（徳島県徳島市）
  • 年月日: 2016-03-14
  • 招待講演
• [学会発表] High purity NaI(Tl) scintiilator to search for dark matter (2016)
  • 著者名/発表者名: K.Fushimi, H.Ejiri, R.Hazama, H.Ikeda, K.Imagawa, K.Inoue, G.Kanzaki, A.Kozlov, R.Orito, T.Shima, Y.Takemoto, Y.Teraoka, S.Umehara, K.Yasuda, S.Yoshida
  • 学会等名: First International Symposium on Radiation Detectors and Their Uses (ISRD2016)
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構（つくば市）
  • 年月日: 2016-01-19
  • 国際学会
• [学会発表] PICO-LON報告：NaI(Tl)検出器の純度測定と感度評価について (2015)
  • 著者名/発表者名: 伏見賢一，江尻宏泰，硲隆太，池田晴雄，今川恭四郎，井上邦雄，神崎学慈，A.Kozlov，折戸玲子，嶋達志，竹本康浩，寺岡有里，梅原さおり，保田賢輔，吉田斉
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 大阪市立大学（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2015-09-28
• [学会発表] PICO-LON dark matter search project (2015)
  • 著者名/発表者名: K.Fushimi, H.Ejiri, R.Hazama, H.Ikeda, K.Imagawa, K.Inoue, G.Kanzaki, A.Kozlov, R.Orito, T.Shima, Y.Takemoto, Y.Teraoka, S.Umehara, K.Yasuda, S.Yoshida
  • 学会等名: International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics
  • 発表場所: トリノ（イタリア）
  • 年月日: 2015-09-09
  • 国際学会
• [学会発表] KamLAND-PICO dark matter search (2015)
  • 著者名/発表者名: 伏見賢一
  • 学会等名: KamLAND Collaboration meeting
  • 発表場所: 滝の湯（山形県天童市）
  • 年月日: 2015-03-28
• [学会発表] KamLAND-PICO DAQ (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹本康浩
  • 学会等名: KamLAND Collaboration meeting
  • 発表場所: 滝の湯（山形県天童市）
  • 年月日: 2015-03-28
• [学会発表] Simulation study of impurities in NaI ingot (2015)
  • 著者名/発表者名: 寺岡有里，池田晴雄
  • 学会等名: KamLAND Collaboration meeting
  • 発表場所: 滝の湯（山形県天童市）
  • 年月日: 2015-03-28
• [学会発表] Clean room and shielding construction for evaluation of NaI (2015)
  • 著者名/発表者名: Alexaandre Kozlov
  • 学会等名: KamLAND Collaboration meeting
  • 発表場所: 滝の湯（山形県天童市）
  • 年月日: 2015-03-28
• [学会発表] PICO-LONによる宇宙暗黒物質探索 (2015)
  • 著者名/発表者名: 伏見賢一，竹本康浩， Alexandre Kozlov, 江尻宏泰，嶋達志 硲隆太，井上邦雄，池田晴雄，今川恭四朗，保田賢輔
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-03-23
• [学会発表] PICO-LON用高純度NaI(Tl)検出器をもちいた低BG測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹本康浩，伏見賢一, Alexandre Kozlov, 江尻宏泰，嶋達志 硲隆太，井上邦雄，池田晴雄，今川恭四朗，保田賢輔
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都新宿区）
  • 年月日: 2015-03-23
• [学会発表] NaI(Tl)の高純度化について (2015)
  • 著者名/発表者名: 伏見賢一
  • 学会等名: LBGT2015（極低バックグラウンド放射能技術研究会）
  • 発表場所: 兵庫県淡路夢舞台国際会議場（兵庫県淡路市）
  • 年月日: 2015-03-10
  • 招待講演
• [学会発表] PICO-LONの課題について (2015)
  • 著者名/発表者名: 伏見賢一
  • 学会等名: LBGT2015（極低バックグラウンド放射能技術研究会）
  • 発表場所: 兵庫県淡路夢舞台国際会議場（兵庫県淡路市）
  • 年月日: 2015-03-09
  • 招待講演
• [学会発表] KAMLAND-PICO DARK MATTER SEARCH PROJECT (2014)
  • 著者名/発表者名: K.Fushimi, H.Ejiri, R.Hazama, H.Ikeda, K.Imagawa, K.Inoue, A.Kozlov, R.Orito, T.Shima, Y.Takemoto, S.Umehara, K.Yasuda
  • 学会等名: Fourth Joint Meeting of the Nuclear Physics Divisions of the American Physical Society and The Physical Society of Japan
  • 発表場所: Hilton Waikoloa Village (米国）
  • 年月日: 2014-10-09
• [学会発表] PICO-LON high purity NaI(Tl) crystal for dark matter search (2014)
  • 著者名/発表者名: K.Fushimi, H.Ejiri, R.Hazama, H.Ikeda, K.Imagawa, K.Inoue, A.Kozlov, R.Orito, T.Shima, Y.Takemoto, S.Umehara, K.Yasuda
  • 学会等名: DBD2014
  • 発表場所: Hilton Waikoloa Village (米国）
  • 年月日: 2014-10-06
• [学会発表] ダークマターの直接探索実験の現状 (2014)
  • 著者名/発表者名: 硲隆太
  • 学会等名: 研究会「宇宙核物理実験の現状と将来」
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2014-08-07
  • 招待講演
• [学会発表] PICO-LON計画～世界一のNaI(Tl)で宇宙暗黒物質探索～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 伏見賢一
  • 学会等名: 応用物理学会放射線分科会 夏の学校
  • 発表場所: 桂浜荘（高知県高知市）
  • 年月日: 2014-08-06
  • 招待講演
• [学会発表] KamLAND-PICO計画 ～世界一のNaI(Tl)検出器で宇宙暗黒物質～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 伏見賢一, 菅原隆希, 粟谷悠人, 江尻宏泰, 硲隆太, 池田晴雄, 今川恭四郎, 井上邦雄,A.Kozlov, 中山信太郎, 折戸玲子, 嶋達志, 梅原さおり, 保田賢輔
  • 学会等名: 研究会「放射線検出器とその応用」 (第28回)
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構（茨城県つくば市）
• [学会発表] 二枚積層薄型NaI(Tl)検出器の性能評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菅原隆希, 伏見賢一, 粟谷悠人, 江尻宏泰, 硲隆太, 池田晴雄, 今川恭四郎, 井上邦雄,A.Kozlov, 中山信太郎, 折戸玲子, 嶋達志, 梅原さおり, 保田賢輔
  • 学会等名: 研究会「放射線検出器とその応用」 (第28回)
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構（茨城県つくば市）
• [学会発表] PICO-LONによる宇宙暗黒物質探索~NaI(Tl)結晶の高純度化～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 伏見賢一、菅原隆希、粟谷悠人、折戸玲子、江尻宏泰、嶋達志、高久圭二、梅原さおり、硲隆太、井上邦雄、池田晴雄、A.Kozlov、今川恭四郎、保田賢輔
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス（神奈川県平塚市）
• [学会発表] Lumilass-Bの波長変換素子への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伏見賢一、能町正治、岸本忠史、梅原さおり、吉田斉
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術後援会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス（神奈川県相模原市）
• [学会発表] PICO-LONによる宇宙暗黒物質探索(NaICrl)検出器の開発報告) (2013)
  • 著者名/発表者名: 伏見賢一
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学(広島県)
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] Purification of NaI(T1)and KamLAND-PICO project (2013)
  • 著者名/発表者名: 伏見賢一
  • 学会等名: KamiLAND Collaboration Meeting
  • 発表場所: 奥飛騨総合文化センター,(岐阜県)
  • 年月日: 2013-03-19
• [学会発表] 宇宙暗黒物質探索のための積層薄型NaKTD検出器PICO-LON,の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 菅原隆希, 他
  • 学会等名: 研究会「放射線検出器のその応用」
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構(茨城県)
  • 年月日: 2013-02-06
• [学会発表] PICO-LON Project for Dark Matter Search（招待講演） (2013)
  • 著者名/発表者名: 伏見賢一
  • 学会等名: 極低バックグラウンド素粒子原子核研究懇談会
  • 発表場所: 富山商工会議所（富山県富山市）
  • 招待講演
• [学会発表] PICO-LON dark matter search (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken-Ichi Fushimi, Shintaro Nakayama, Reiko Orito, R. Sugawara, Y. Awatani, Hiroyasu Ejiri, Ryuta Hazama, T. Shima, K. Inoue, A. Ikeda and A. Kozlov
  • 学会等名: CYGNUS 2013
  • 発表場所: オークスカナル パークホテル（富山県富山市）
  • 招待講演
• [学会発表] PICO-LONによる宇宙暗黒物質探索～NaI(Tl)の純度測定経過と将来計画～ (2013)
  • 著者名/発表者名: 伏見賢一、菅原隆希、粟谷悠人、折戸玲子、中山信太郎、江尻宏泰、嶋達志、梅原さおり、硲隆太、今川恭四郎、保田賢輔、伊藤浩史、松本絵里佳、井上邦雄、池田晴雄
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 高知大学（高知県高知市）
• [学会発表] KamLAND-PICO Dark Matter Search Project (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Fushimi, Y.Awatani, H.Ejiri, R.Hazama, H.Ikeda, K.Imagawa, K.Inooue, A.Kozlov, R.Orito, T.Shima, R.Sugawara and K.Yasuda
  • 学会等名: 13th International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics
  • 発表場所: Asilomar, California（米国）
• [学会発表] KamLAND-PICO dark matter search (2012)
  • 著者名/発表者名: 伏見賢一
  • 学会等名: KamLANp Collaboration Meeting
  • 発表場所: University of Hawaii, Manowa(米国)
  • 年月日: 2012-10-08
• [学会発表] PICO-LONによる宇宙暗黒物質探索 (2012)
  • 著者名/発表者名: 伏見賢一
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 京都産業大学(京都府)
  • 年月日: 2012-09-11
• [学会発表] 宇宙暗黒物質探索のための積層薄型NaI(T1)検出器PICO-LON,の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 菅原隆希, 他
  • 学会等名: 平成24年度放射線夏の学校
  • 発表場所: つくばグランドホテル(茨城県)
  • 年月日: 2012-08-07
• [学会発表] Dark Matter Search with PICO-LON (2012)
  • 著者名/発表者名: 伏見賢一
  • 学会等名: The 4th International Symposium on Neutrinos and Dark Matter in Nuclear Physics
  • 発表場所: 東大寺金鐘ホール(奈良県)
  • 年月日: 2012-06-12
• [学会発表] Dark Matter Search with Multi-layer Nal Crytals PICO-LON (2012)
  • 著者名/発表者名: 伏見賢一
  • 学会等名: Neutrino 2012
  • 発表場所: 京都テルサ(京都府)
  • 年月日: 2012-06-08
• [図書] 宇宙物理学入門～現代宇宙物理学のAからΩ～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 伏見賢一
  • 総ページ数: 173
  • 出版者: 大学教育出版