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2014 年度 実績報告書

液体キセノン検出器を用いた季節変動による宇宙暗黒物質の研究

研究課題

研究課題/領域番号 13J02848
研究機関神戸大学

研究代表者

細川 佳志  神戸大学, 大学院 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード暗黒物質探索 / 液体キセノン / XMASS
研究実績の概要

本研究では、XMASS検出器を用いて暗黒物質の季節変動現象に関する解析を行う。季節変動解析において低エネルギー領域での検出器応答はとても重要であり、より低いエネルギー領域でのエネルギースケールを行うことが求められている。そのために、特性X線を用いた低エネルギーX線源の製作を試みている。
平成26年度は主に、アルミニウムの特性X線を用いた1.5keVのX線源の原理実証実験とアルミニウムを素材に用いた1.5keV X線源のデザインを行った。また、そのデザインでの製作を試みている。
1.5keV X線源の原理実証のため、低エネルギーX線に対して高い感度を持つシリコン検出器を使用した。特性X線の発生源としては、純アルミニウム泊とアルファ線源Am-241を用いた。結果として、期待通り1.5keVの特性X線を確認できた。また、製作するX線源で得られるX線が十分な強度を持つか、Am-241からバックグラウンドとして発生するX線やベータ線などから分離可能なピークが得られるかを検証するために、Geant4 を用いたシミュレーションを作成して十分な性能が期待されることを示した。現在、これらの結果をもとに行ったデザインでの線源製作を試みている。
他にも、XMASS検出器シミュレーションの改善(既存のX線源を用いたエネルギー較正)や、検出器シミュレーションを用いた暗黒物質の季節変動現象のシミュレーションを行っている。
また、平成25年度に評価した新型ラドン検出器の性能をまとめた論文を発表した。

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

原理実証実験、シミュレーションなどの基礎研究を通して、1.5keV X線源の実現性を示すことに成功し、製作が完了し安全性が確認でき次第、低エネルギー領域でのXMASS検出器の較正が可能になる。季節変動に関する研究活動も開始した。

今後の研究の推進方策

平成27年度は、完成したX線源を用いたXMASS検出器のエネルギー較正、XMASS検出器を用いた暗黒物質の季節変動現象に関する研究を行う。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Development of a high-sensitivity 80 L radon detector for purified gases2015

    • 著者名/発表者名
      K.Hosokawa et. al.,
    • 雑誌名

      Prog. Theor. Exp. Phys.

      巻: 033H01 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1093/ptep/ptv018

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Design of low-energy calibration sources for liquid xenon dark matter detectors2015

    • 著者名/発表者名
      K. Hosokawa for the XMASS collaboration
    • 雑誌名

      Physics Procedia

      巻: 61 ページ: 714-718

    • DOI

      10.1016/j.phpro.2014.12.086

    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] XMASS実験:新型較正線源を用いた検出器エネルギー応答の評価2015

    • 著者名/発表者名
      細川佳志
    • 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
    • 年月日
      2015-03-24
  • [学会発表] 希ガス中でのラドン測定2015

    • 著者名/発表者名
      細川佳志
    • 学会等名
      「極低放射能技術」研究会
    • 発表場所
      兵庫県立 淡路夢舞台国際会議場
    • 年月日
      2015-03-09
  • [学会発表] XMASS実験:特性X線を用いた低エネルギー較正線源の開発2014

    • 著者名/発表者名
      細川佳志
    • 学会等名
      日本物理学会 2014年秋季大会
    • 発表場所
      佐賀大学
    • 年月日
      2014-09-18
  • [学会発表] Direct searches in Japan2014

    • 著者名/発表者名
      Keishi Hosokawa
    • 学会等名
      KUBEC International Workshop on Dark Matter Searches
    • 発表場所
      神戸大学ブリュッセルオフィス
    • 年月日
      2014-08-28

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公開日: 2016-06-01  

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