高分解能原子核乾板と超解像顕微鏡法を用いた暗黒物質検出システムの開発

• 研究課題/領域番号: 26287037
• 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: 千葉大学
• 研究代表者: 久下 謙一 千葉大学, 融合科学研究科(研究院), 教授 (10125924)
• 研究分担者: 中 竜大 名古屋大学, 学内共同利用施設等, 助教 (00608888) ; 佐藤 修 名古屋大学, 学内共同利用施設等, 助教 (20377964)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円); 2016年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2014年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
• キーワード: 放射線 / 暗黒物質 / 飛跡検出 / 原子核乾板 / 超微粒子乳剤 / 超解像顕微鏡法 / 蛍光標識化 / プラズモン共鳴発光 / 素粒子 / 素粒子実験 / 粒子測定技術 / 放射線飛跡検出

研究成果の概要

原子核乾板を用いた暗黒物質探索の国際プロジェクトNEWS(Nuclear Emulsion for WIMPs Search)の一環として、超微粒子写真乳剤の原子核乾板上に記録される、暗黒物質に起因する微細飛跡の検出システムの確立を目指した。光学顕微鏡を用いて解像度以下の微細飛跡を検出するための超解像顕微鏡法として、蛍光標識化法、表面局在プラズモン共鳴発光法を検討し、光学顕微鏡で解像しない像を詳細観察することができた。さらに超微粒子乳剤の増感、ノイズ除去などの原子核乾板応用技術を開発した。

研究成果

• [国際共同研究] tituto Nazionale di Fisica Nucleare/Napori Univ./BARI Univ.(Italy)
• [国際共同研究] Joint Institute for Nuclear Research/Lebedev Physical Institute/Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics(ロシア連邦)
• [国際共同研究] Middle East Technical University(Turkey)
• [国際共同研究] Nagoya University(Japan)
• [国際共同研究] Istituto Nazionale di Fisica Nucleare(Italy)
• [国際共同研究] Joint Institute for Nuclear Research/Lebedev Physical Institute/Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics(ロシア連邦)
• [国際共同研究] Middle East Technical University(Turkey)
• [雑誌論文] Sensitization of ultra-fine-grain photographic emulsions (II): Combination of chemical sensitization and halogen acceptors (2017)
  • 著者名/発表者名: K.Kuge, K.Morimoto
  • 雑誌名: Bulletin of the Society of Photography and Imaging of Japan 巻: 27
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Readout technologies for directional WIMP Dark Matter detection (2016)
  • 著者名/発表者名: J.B.R. Battat, I.G. Irastorza, … K. Miuchi(57番目)… T. Naka(63番目) 全93名
  • 雑誌名: Physics Reports 巻: 662 ページ: 1-46
  • DOI: 10.1016/j.physrep.2016.10.001
  • 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] 銀塩写真感光材料の感度調節による放射線飛跡の弁別検出 (2016)
  • 著者名/発表者名: 久下謙一，稲葉俊喜，鈴木秀祐，小平聡
  • 雑誌名: 日本写真学会誌 巻: 79 ページ: 376-381
  • NAID: 130006258099
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 低速粒子飛跡の光感度検出に関する考察－低温トリボルミネッセンスの観察から (2016)
  • 著者名/発表者名: 高田俊二，久下謙一
  • 雑誌名: 日本写真学会誌 巻: 79 ページ: 275-279
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] 光と放射線による銀塩写真の感光の原理 (2016)
  • 著者名/発表者名: 久下謙一
  • 雑誌名: 日本写真学会誌 巻: 79 ページ: 65-69
  • NAID: 130005464975
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Effect of contrast enhancement prior to iteration procedure on image correction for soft X-ray projection microscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: E. Jamsranjav, T. Shiina, K. Kuge, Y. Kinjo, Y. Nakamura, K. Shinohara, A. Ito
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 1696 ページ: 020037-020037
  • DOI: 10.1063/1.4937531
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 銀塩写真感光材料に記録された放射線飛跡の蛍光標識化法による検出（2）：ヨウ化銀に吸着した色素混合系での蛍光発光の増強 (2015)
  • 著者名/発表者名: 久下謙一、水口剛太朗，伊瀬谷夏輝，宮川信一
  • 雑誌名: 日本写真学会誌 巻: 78 ページ: 169-173
  • NAID: 130005421386
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] エマルジョン暗黒物質探索実験NEWS(1) 解析速度とS/N向上のための光学システムの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梅本篤宏, 中竜大, 浅田貴志, 桂川貴義, 吉本雅浩, 市来浩勝, 岡田晟那, 小林龍太, 多田智美, 佐藤修, 久下謙一, NEWS collaboration
  • 学会等名: 日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 大阪大学 豊中
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] エマルジョン暗黒物質探索実験NEWS(2) 地下実験に向けた活動報告と課題 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中竜大, 梅本篤宏, 桂川貴義, 吉本雅浩, 浅田貴志, 市来浩勝, 岡田晟那, 小林龍太, 多田智美, 佐藤修, 久下謙一, NEWS collaboration
  • 学会等名: 日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 大阪大学 豊中
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 原子核乾板とプラズモン共鳴発光を用いた 放射線飛跡のエネルギーロス測定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 23.久下謙一，安達考洋, 梅本篤宏, 中 竜大, 小平 聡
  • 学会等名: 第31回固体飛跡検出器研究会
  • 発表場所: 量子科学技術研究開発機構 関西光科学研究所
  • 年月日: 2017-03-09
• [学会発表] Charge determination for high-Z nucleus by fine grain nuclear emulion (2017)
  • 著者名/発表者名: O.Sato
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on "Quest for the Origin of Particles and the Universe"(KMI2017)
  • 発表場所: Nagoya University
  • 年月日: 2017-01-05
  • 国際学会
• [学会発表] Direction Sensitive Direct Dark Matter Search with Super-High Resolution Nuclear Emulsions (2017)
  • 著者名/発表者名: T.Naka
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on "Quest for the Origin of Particles and the Universe"(KMI2017)
  • 発表場所: Nagoya University
  • 年月日: 2017-01-05
  • 国際学会
• [学会発表] 銀塩写真感光材料に記録された放射線飛跡の蛍光標識化法による検出（７）： 色素混合系での蛍光発光増強の基板依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 久下謙一，水口剛太郎、伊瀬谷夏輝、田代弘生
  • 学会等名: 画像関連学会連合会第3回秋季大会
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学
  • 年月日: 2016-11-17
• [学会発表] 核破砕反応解析のための原子核乾板を複合した放射線飛跡検出器の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 稲葉俊喜，久下謙一、小平 聡、森島邦博
  • 学会等名: 画像関連学会連合会第3回秋季大会
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学
  • 年月日: 2016-11-17
• [学会発表] 微粒子原子核乾板の原理的検出能力の直接測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 16.浅田貴志，中 竜大、桂川貴義、吉本雅浩、梅本篤宏、市来浩勝、岡田晟那、桑原謙一、久下謙一
  • 学会等名: 画像関連学会連合会第3回秋季大会
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学
  • 年月日: 2016-11-17
• [学会発表] 超微粒子乳剤における潜像核の酸化還元電位測定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 17.多田智美，中 竜大、久下 謙一
  • 学会等名: 画像関連学会連合会第3回秋季大会
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学
  • 年月日: 2016-11-17
• [学会発表] エマルジョン暗黒物質探索実験NEWS(3) 全体報告 (2016)
  • 著者名/発表者名: 11.中 竜大，浅田貴志, 桂川貴義, 吉本雅浩, 梅本篤宏, 市来浩勝, 佐藤修, 田原譲, 岡田晟那, 久下謙一，他 NEWS collaboration
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 宮崎大学
  • 年月日: 2016-09-21
• [学会発表] エマルジョン暗黒物質探索実験NEWS(2) 解析段階における背景事象の理解 (2016)
  • 著者名/発表者名: 12.桂川貴義，中竜大, 浅田貴志, 吉本雅浩, 梅本篤宏, 市来浩勝, 岡田晟那, 佐藤修, 久下謙一, NEWS collaboration
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 宮崎大学
  • 年月日: 2016-09-21
• [学会発表] エマルジョン暗黒物質探索実験NEWS(1) 検出器応答を含む方向感度シミュレーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 13.浅田貴志，中竜大, 桂川貴義, 吉本雅浩, 梅本篤宏, 市来浩勝, 岡田晟那, 佐藤修, 久下謙一, NEWS collaboration
  • 学会等名: 日本物理学会2016年秋季大会
  • 発表場所: 宮崎大学
  • 年月日: 2016-09-21
• [学会発表] The technical improvements on NEWS experiment (2016)
  • 著者名/発表者名: T.Asada. T.Naka, K.Kuge, NEWS collaboration
  • 学会等名: The 11th Identification of Dark Matter confer(IDM 2016)
  • 発表場所: Sheffield, UK
  • 年月日: 2016-07-18
  • 国際学会
• [学会発表] 原子核乾板の検出能力限界の測定と評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 8.浅田貴志，中竜大、桂川貴義、吉本雅浩、梅本篤宏、木村充弘、桑原謙一、久下謙一
  • 学会等名: 2016年度日本写真学会年次大会
  • 発表場所: 東京工業大学、長津田
  • 年月日: 2016-06-08
• [学会発表] 低速粒子飛跡の高感度検出に関する考察 － 低温Triboluminescenceの観察から (2016)
  • 著者名/発表者名: 高田俊二、久下謙一
  • 学会等名: 2016年度日本写真学会年次大会
  • 発表場所: 東京工業大学、長津田
  • 年月日: 2016-06-08
• [学会発表] 超微粒子乳剤の増感効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川島 一将，久下謙一
  • 学会等名: 2016年度日本写真学会年次大会
  • 発表場所: 東京工業大学、長津田
  • 年月日: 2016-06-08
• [学会発表] エマルション暗黒物質探索実験NEWS(2) 超微粒子乳剤の低バックグラウンド化に向けた研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 木村充宏、中竜大, 浅田貴志, 桂川貴義, 吉本雅浩, 梅本篤宏, 古屋駿二, 待井翔吾, 市来浩勝, 佐藤修, 久下謙一, NEWS collaboration
  • 学会等名: 日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 銀塩感光材料に記録された放射線飛跡の蛍光標識化による検出(6) 蛍光標識化法の改良 (2015)
  • 著者名/発表者名: 水口剛太朗、伊瀬谷夏輝，小平聡，久下謙一
  • 学会等名: 画像関連学会連合会第2回秋季大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2015-11-19
• [学会発表] Design of Photographic Emulsion to Detect Ionizing Radiation Tracks: Detecting Ultra-short Tracks with an Ultra-fine Grain Emulsion (2015)
  • 著者名/発表者名: Takada S., Kuge K.
  • 学会等名: The 1st International Conference on Advanced Imaging (ICAI)
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2015-06-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The Simulation about Effects of Micro Construction in the Nuclear Emulsion (2015)
  • 著者名/発表者名: Asada T., Naka T., Katsuragawa T., Yoshimoto M., Umemoto A., Furuya S., MachiiS., Tanaka A., Kuwabara K., Kuge K., Nakamura M.
  • 学会等名: The 1st International Conference on Advanced Imaging (ICAI)
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2015-06-17
  • 国際学会
• [学会発表] Detection of Radiation Tracks Recorded on Silver-salt Photographic Materials by Fluorescence-labeling Method (IV).; Fluorescence Enhancement by Mixed-dye System Adsorbed on Silver Iodide (2015)
  • 著者名/発表者名: Iseya N., Kuge K., Miyagawa M., Mizuguchi G.
  • 学会等名: The 1st International Conference on Advanced Imaging (ICAI)
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2015-06-17
  • 国際学会
• [学会発表] The performance and status of directional dark matter search with the nuclear emulsion (2015)
  • 著者名/発表者名: Asada T., Naka T., Katsuragawa T., Yoshimoto M., Umemoto A., Furuya S., Machii S., Ichiki H., Sato O., Tawara Y., de Lellis G., Di Crescenzo A., Aleksandrov A., Tioukov T., Sirignano C., D’Ambrossio D., Di Marco N., Pupilli F., Rosa G., Monacelli P.
  • 学会等名: CYGNUS2015 5th Workshop on Directional Detection of Dark Matter
  • 発表場所: Los Angeles, USA
  • 年月日: 2015-06-02
  • 国際学会
• [学会発表] 銀塩写真感光材料を用いた飛跡検出における低温赤色光後露光補力効果の温度依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 久下謙一，砂坂康平，小平聡
  • 学会等名: 第29回固体飛跡検出器研究会
  • 発表場所: 福井大学
  • 年月日: 2015-03-30 – 2015-03-31
• [学会発表] エマルジョン暗黒物質探索実験(2)～解析装置の性能向上～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 桂川貴義，中竜大，浅田貴志，吉本雅浩，梅本篤宏，古屋俊二，待井翔吾，田中阿由菜，中村光廣，中野敏行，佐藤修，桑原謙一，田原譲，久下謙一
  • 学会等名: 2015年日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-24
• [学会発表] エマルジョン暗黒物質探索実験(3)～超解像技術を用いた飛跡解析法の研究開発～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 梅本篤宏，中竜大，浅田貴志，桂川貴義，吉本雅浩，古屋俊二，待井翔吾，田中阿由菜，中村光廣，中野敏行，佐藤修，桑原謙一，田原譲，久下謙一
  • 学会等名: 2015年日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-24
• [学会発表] 超微粒子乳剤における潜像形成メカニズムの考察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 古屋駿二、中竜大、浅田貴志、桑原謙一、久下謙一
  • 学会等名: 画像関連学会連合会第一回秋季合同大会
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学
  • 年月日: 2014-11-20 – 2014-11-21
• [学会発表] 極短粒子線飛跡に対する原子核乾板の分解能評価とシミュレーション予測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浅田貴志、中竜大、桂川貴義、古屋駿二、吉本雅浩、桑原謙一、久下謙一、中村光廣
  • 学会等名: 画像関連学会連合会第一回秋季合同大会
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学
  • 年月日: 2014-11-20 – 2014-11-21
• [学会発表] 原子核乾板における局在表面プラズモン共鳴現象を用いた超解像飛跡解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 梅本篤宏、中竜大、浅田貴志、桂川貴義、吉本雅浩、中村光廣
  • 学会等名: 画像関連学会連合会第一回秋季合同大会
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学
  • 年月日: 2014-11-20 – 2014-11-21
• [学会発表] 銀塩写真感光材料に記録された放射線飛跡の蛍光標識化による検出(3) 蛍光発光メカニズムの解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 水口剛太朗、伊瀬谷夏輝、小平聡、大石恭史、久下謙一
  • 学会等名: 画像関連学会連合会第一回秋季合同大会
  • 発表場所: 京都工芸繊維大学
  • 年月日: 2014-11-20 – 2014-11-21
• [学会発表] エマルジョン暗黒物質探索実験に向けた開発状況1～デバイス開発状況～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 中竜大，浅田貴志，桂川貴義，吉本雅浩，梅本篤宏，古屋駿二，待井翔吾，田中阿由菜，中村光廣，佐藤修，中野敏行，桑原謙一，田原譲，久下謙一
  • 学会等名: 2014年日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 佐賀大学
  • 年月日: 2014-09-21
• [学会発表] エマルジョン暗黒物質探索実験に向けた開発状況2～検出効率に関する研究～ (2014)
  • 著者名/発表者名: 桂川貴義，中竜大，浅田貴志，吉本雅浩，梅本篤宏，古屋俊二，待井翔吾，田中阿由菜，中村光廣，中野敏行，佐藤修，桑原謙一，田原譲，久下謙一
  • 学会等名: 2014年日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 佐賀大学
  • 年月日: 2014-09-21
• [学会発表] 暗黒物質方向探索実験における表面プラズモン共鳴を利用した飛跡解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 梅本篤宏，中竜大，浅田貴志，桂川貴義，中村光廣
  • 学会等名: 2014年日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 佐賀大学
  • 年月日: 2014-09-21
• [学会発表] 超微粒子原子核乾板における低バックグラウンド化に向けた研究開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 古屋駿二，中竜大，浅田貴志，久下謙一
  • 学会等名: 2014年日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 佐賀大学
  • 年月日: 2014-09-21
• [備考] 久下研究室ホームページ
  • URL: http://kugelab.ecgo.jp/
• [備考] NEWS:Nuclear Emulsion WIMP Research
  • URL: https://agenda.infn.it/getFile.py/access?contribId=3&resId=0&materialId=slides&confId=7746
• [備考] 千葉大学久下研究室ホームページ
  • URL: http://kugelab.ecgo.jp/
• [備考] 名古屋大学F研 基本粒子研究室ホームページ
  • URL: http://flab.phys.nagoya-u.ac.jp/2011/