新型超高分解能原子核乾板による暗黒物質の到来方向検出実験

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13J09097
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 浅田 貴志 名古屋大学, 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 / シミュレーション / 原子核乾板 / 位置分解能 / 低バックグラウンド

研究実績の概要

本研究は、新規開発した超微粒子原子核乾板をもちいた暗黒物質探索実験の実現に向け、課題となった精密性能評価とバックグラウンド除去を目的とする。
シグナル検出効率を評価すため、校正系と微細構造による影響を考慮したシミュレーションを独自開発し、このスペクトルへの影響が、実際の校正系での結果とよく一致することを確認した。これらの成果は6/1-4に行われたCYGNUS 2015及び6/17-19に行われたで報告した。また、ICAIでの報告はBest Paper Awardを受賞している。
次に、暗黒物質検出時にこの結果を組み込むことである。検出器内で発生すると計算される暗黒物質反跳イベントに対し、角度やエネルギーに応じた検出確率、散乱角度分布の計算を加える。そこで、地球上における暗黒物質による反跳スペクトルのシミュレーションを行なっていた共同研究者A. Di Crescenzoa, N. Di Marcod らとともに、申請者のこれまでの研究結果を加えた研究を進めた。
また、シミュレーションの精密化により、読み取り系の精度と結晶の位置精度の関係に対する研究を行なった。SEMによる解析とsimulationの比較により、結晶の位置決定精度に対する理解を進め、100 nm程度の現像フィラメント長起因と思われる精度の悪化を確認した。この結果は画像関連学会連合会 第２回秋季大会にて報告した。また検出効率が非常に低い場合、１結晶の検出位置精度による確率的な影響が読み出し効率に強く効くことが予想され、その際位置精度が悪い大きな結晶が確率的に有利な場合が予測されうると指摘した。これは10～20 keVの炭素イオンで検証可能であり、実験にベストな検出器をデザインすることも今後の課題となる。
また、共同研究者の桂川・梅本らと共に検出器の内部バックグラウンド源の特定を進め、背景事象を抑制することで実験規模を向上させる研究を進めた。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] LNGS/Naples University/Roma University(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: LNGS/Naples University/Roma University
  • 他の機関数: 1
• [国際共同研究] Moscow State University/JINR Dubna/Lebedev Physical Institute(ロシア連邦)
  • 国名: ロシア連邦
  • 外国機関名: Moscow State University/JINR Dubna/Lebedev Physical Institute
• [国際共同研究] METU(トルコ)
  • 国名: トルコ
  • 外国機関名: METU
• [雑誌論文] Analysis system of submicron particle tracks in the fine-grained nuclear emulsion by a combination of hard x-ray and optical microscopy (2105)
  • 著者名/発表者名: T.Naka, T.Asada, M.Yoshimoto, T.Katsuragawa, Y.Suzuki, Y. Terada, A.Takeuchi, K.Uesugi, Y.Tawara, A.Umemoto and M.Kimura
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 86 ページ: 0730701
  • DOI: 10.1063/1.4926350
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intrinsic neutron background of nuclear emulsions for directional Dark Matter searches (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Alexandrov, T. Asada, A. Buonaura, L. Consiglio, N. D’Ambrosio, G. De Lellis, A. Di Crescenzo, N. Di Marco, M.L. Di Vacri, S. Furuya, G. Galati, V. Gentile, T. Katsuragawa, M. Laubenstein, A. Lauria, P.F. Loverre, S. Machii, P. Monacelli, M.C. Montesi, T. Naka, F. Pupill et al.
  • 雑誌名: Astropart. Phys 巻: 80 ページ: 16-21
  • DOI: 10.1016/j.astropartphys.2016.03.003
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 暗黒物質探索実験のための地下環境の中性子測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉本雅浩、中竜大、浅田貴志、待井翔吾
  • 雑誌名: 応用物理学会放射線分科会学会誌 巻: 40 ページ: 231-235
  • 査読あり
• [雑誌論文] 暗黒物質方向探索における局在表面プラズモン共鳴現象を用いた飛跡解析手法の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 梅本篤宏、中竜大、浅田貴志、桂川貴義
  • 雑誌名: 応用物理学会放射線分科会学会誌 巻: 40 ページ: 225-230
  • 査読あり
• [学会発表] 原子核乾板の本質的な分解能の限界の測定と解析への影響の評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浅田貴志
  • 学会等名: 画像関連学会連合会秋季合同大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2015-11-20 – 2015-11-20
• [学会発表] エマルション暗黒物質探索実験(1)～現状と展望～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 浅田貴志
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2015-09-25 – 2015-09-28
• [学会発表] The simulation about effects of micro construction in the nuclear emulsion (2015)
  • 著者名/発表者名: 浅田貴志
  • 学会等名: ICAI2015 The 1st International Conference on Advanced Imaging
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2015-06-17 – 2015-06-19
  • 国際学会