薄膜電極を用いた液体キセノン検出器の新たな可能性の開拓

• 研究課題/領域番号: 24K00659
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 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
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 風間 慎吾 名古屋大学, 素粒子宇宙起源研究所, 准教授 (40736592)
• 研究分担者: 小林 雅俊 名古屋大学, 素粒子宇宙起源研究所, 特任助教 (50824059) ; 身内 賢太朗 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (80362440)
• 研究期間 (年度): 2024-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2026年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2025年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円); 2024年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
• キーワード: 暗黒物質 / 液体キセノン / 薄膜 / TPC / フォトリソグラフ

研究開始時の研究の概要

本研究の目的は、宇宙に存在する未知の物質、暗黒物質を発見しその正体を解明することにある。液体キセノンを約9トン用いた暗黒物質の直接探索実験XENONnTは、ウィーノなど重い暗黒物質に対して高い感度を持つが、ワイヤー電極に由来した問題(断線・放電)により放射性ラドン由来の背景事象が設計値より約10倍多く、その発見感度が約3倍悪化する深刻な状況にある。本研究では、石英基板上に金属薄膜を成膜し、これを電極として用いた新たな液体Xe検出器(薄膜電極液体Xe検出器)の開発を行い、暗黒物質の直接探索実験として究極的な感度とも言える太陽・大気ニュートリノのコヒーレント散乱の観測に手が届く感度を実現する。