2021 年度研究成果報告書

極低放射能モレキュラーシーブス開発による暗黒物質探索実験におけるラドン削減

研究課題

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研究課題/領域番号	19K03893
研究種目	基盤研究(C)
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	日本大学
研究代表者	小川洋日本大学, 理工学部, 助手 (20374910)
研究期間 (年度)	2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード	暗黒物質 / ラドン / 極低放射能技術
研究成果の概要	本研究は、暗黒物質検出器に用いられる希ガスから、暗黒物質探索実験のバックグラウンドとなる放射性不純物ラドンや、発光特性を減衰させる不純物を除去するために、極低放射能の吸着剤モレキュラーシーブス(MS)を独自に開発し、暗黒物質探索の感度向上を目指す研究である。特に、放射性不純物であるラドンの吸着を目標とする。まず、極低放射能のMSの製作と、製作したMSの放射能の評価を実施し、材料の選定で、極低放射能モレキュラーシーブスの製作は可能であることが分かった。その後、材料の再選定と、製作工程の検討により、実際の暗黒物質探索実験の使用可能な、より放射能の少ないラドン吸着用MSを開発することに成功した。
自由記述の分野	素粒子・原子核実験物理
研究成果の学術的意義や社会的意義	近年、ガスを用いた暗黒物質探索実験は、トンスケールの大型検出器 (XMASS, XENON)や、方向に感度を持つ検出器（NEWAGE, DRIFT）など、大型化、多様化が進んでおり、ガスの純化は、暗黒物質探索実験の感度向上のために非常に重要である。本研究のアプローチは、これらのガスの純化に大きく貢献するものである。実際、本研究で開発されたMSによるガス中からの不純物除去研究が進められている。また、モレキュラーシーブの用途として、暗黒物質探索実験に使われるという基礎科学への貢献ということについての新たなフロンティアを開くものとなった。