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2019 年度 実績報告書

水チェレンコフ中性子検出器によるXENONnT実験での暗黒物質直接探索の高感度化

研究課題

研究課題/領域番号 19H00675
研究機関東京大学

研究代表者

MARTENS Kai  東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 准教授 (20535025)

研究分担者 平出 克樹  東京大学, 宇宙線研究所, 特任助教 (10584261)
竹田 敦  東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (40401286)
伊藤 好孝  名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (50272521)
身内 賢太朗  神戸大学, 理学研究科, 准教授 (80362440)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワードneutron veto / dark matter / direct detection / water Cherenkov / gadolinium sulfate
研究実績の概要

During FY 2019 our Japanese neutron veto group for the XENONnT dark matter direct detection experiment at LNGS in Italy made good progress under this grant:
Our expert debugged the new neutron veto FADC electronics at LNGS and helped testing the neutron veto photomultipliers there.
We upgraded a commercial spectrophotometer and developed the measurment protocol to reliably measure Super-Kamiokande (SK) grade water transparency with it. It is an important tool to be used at LNGS to monitor the neutron veto's water transparency and help identify potential problems should they arise. It already played an important role in selecting suppliers for the Gd-sulfate we need. Our SK-Gd based procedures for corrosion prevention in water Cherenkov detectors are used at LNGS for XENONnT to enable implementation of our neutron veto technology.
Kobe University developed the light injection system for neutron veto calibration. Having been tested in Kobe this system is on its way to LNGS for installation. Designing this system also laid the foundations for nVeto data analysis here in Japan. Nagoya University drove our verification program for materials used in the detector: materials found incompatible with Gd-sulfate water had to be replaced. With the company that provided the band-pass system that treats Gd-sulfate water at EGADS we developed the neutron veto system for XENONnT.
In summary our neutron veto effort supported by this grant is well on track and we are in a position to start analysis of nVeto calibration and physics data.

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

There were slight delays in other parts of the experiment that delayed the neutron veto installation. These have since been made worth by the advent of COVID-19. None of this will ultimately interfere with the full implementation of our neutron veto plans.

今後の研究の推進方策

We will continue implementing our plans as foreseen as soon as the COVID-19 situations allows. As our plan is well attuned to the overall needs and schedule of the XENONnT discovery machine, we see no reason to change our well laid plans.

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 9件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件)

  • [国際共同研究] INFN(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      INFN
  • [国際共同研究] MPIK Heidelberg/Muenster University/Mainz University(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      MPIK Heidelberg/Muenster University/Mainz University
    • 他の機関数
      2
  • [国際共同研究] LAL/LPNHE/Subatech(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      LAL/LPNHE/Subatech
  • [国際共同研究] Columbia University/University of Chicago/Rice(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Columbia University/University of Chicago/Rice
    • 他の機関数
      3
  • [国際共同研究] University of Zurich(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      University of Zurich
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      5
  • [雑誌論文] Search for proton decay into three charged leptons in 0.37 megaton-years exposure of the Super-Kamiokande2020

    • 著者名/発表者名
      Tanaka M et al. (The Super-Kamiokande Collaboration)
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 101 ページ: 1 ~ 12

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.101.052011

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for point sources of ultra-high-energy photons with the Telescope Array surface detector2020

    • 著者名/発表者名
      Abbasi R U et al. (Telescope Array Collaboration)
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 492 ページ: 3984~3993

    • DOI

      10.1093/mnras/stz3618

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Probing GHz gravitational waves with graviton?magnon resonance2020

    • 著者名/発表者名
      Ito Asuka、Ikeda Tomonori、Miuchi Kentaro、Soda Jiro
    • 雑誌名

      The European Physical Journal C

      巻: 80 ページ: 1 ~ 5

    • DOI

      10.1140/epjc/s10052-020-7735-y

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of an alpha-particle imaging detector based on a low radioactivity micro-time-projection chamber2020

    • 著者名/発表者名
      Ito H.、Hashimoto T.、Miuchi K.、Kobayashi K.、Takeuchi Y.、Nakamura K.D.、Ikeda T.、Ishiura H.
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment

      巻: 953 ページ: 163050~163050

    • DOI

      10.1016/j.nima.2019.163050

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Search for Astronomical Neutrinos from Blazar TXS 0506+056 in Super-Kamiokande2019

    • 著者名/発表者名
      Hagiwara K. et al. (The Super-Kamiokande Collaboration)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 887 ページ: L6~L6

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ab5863

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Sensitivity of Super-Kamiokande with Gadolinium to Low Energy Antineutrinos from Pre-supernova Emission2019

    • 著者名/発表者名
      Simpson C. et al. (The Super-Kamiokande Collaboration)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 885 ページ: 133~133

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab4883

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Atmospheric neutrino oscillation analysis with improved event reconstruction in Super-Kamiokande IV2019

    • 著者名/発表者名
      Jiang M. et al.
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2019 ページ: 1 ~ 39

    • DOI

      10.1093/ptep/ptz015

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of the neutrino-oxygen neutral-current quasielastic cross section using atmospheric neutrinos at Super-Kamiokande2019

    • 著者名/発表者名
      Wan, L. et al. (The Super-Kamiokande Collaboration)
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 99 ページ: 1 ~ 11

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.99.032005

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of a time projection chamber with a sheet-resistor field cage2019

    • 著者名/発表者名
      Miuchi Kentaro、Ikeda Tomonori、Ishiura Hirohisa、Nakamura Kiseki D、Takada Atsushi、Homma Yasuhiro、Abe Ko、Ichimura Koichi、Ito Hiroshi、Kobayashi Kazuyoshi、Nakamura Takuma、Ueno Ryuichi、Shimada Takuya、Hashimoto Takashi、Yakabe Ryota、Ochi Atsuhiko
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2019 ページ: 1 ~ 12

    • DOI

      10.1093/ptep/ptz048

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] XENONnT実験における中性子vetoカウンターの読み出しシステム2020

    • 著者名/発表者名
      Hiraide, K.
    • 学会等名
      JPS 2020 Spring meeting
  • [学会発表] XENONnT実験の中性子VETOシステムにおける時間情報を用いた背景事象の除去2019

    • 著者名/発表者名
      Hiraide, K.
    • 学会等名
      JPS 2019 Fall meeting
  • [学会発表] XENONnT実験におけるシミュレーションによるnVetoシステムの評価2019

    • 著者名/発表者名
      Miuchi, K.
    • 学会等名
      JPS 2019 Fall meeting
  • [学会発表] XENONnT 中性子veto カウンターにおけるガドリニウム水中のRn濃度モニター2019

    • 著者名/発表者名
      Takeda, A.
    • 学会等名
      JPS 2019 Fall meeting
  • [学会発表] Japan in the XENONnT Experiment: Overview2019

    • 著者名/発表者名
      Martens, K.
    • 学会等名
      JPS 2019 Fall meeting

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公開日: 2021-01-27  

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