• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2023 年度 実績報告書

XENON実験での電子反跳による新物理探索と密閉型TPC検出器による新展開

研究課題

研究課題/領域番号 21H04466
研究機関名古屋大学

研究代表者

伊藤 好孝  名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (50272521)

研究分担者 山下 雅樹  東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任准教授 (10504574)
風間 慎吾  名古屋大学, 素粒子宇宙起源研究所, 准教授 (40736592)
森山 茂栄  東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (50313044)
小林 雅俊  名古屋大学, 素粒子宇宙起源研究所, 特任助教 (50824059)
研究期間 (年度) 2021-04-05 – 2025-03-31
キーワード暗黒物質 / 地下宇宙線 / 超対称性粒子 / 液体キセノン / ニュートリノ / 非加速器素粒子物理 / 国際協力 / アクシオン
研究実績の概要

XENONnT 最初のデータSR0(1.1 t-year)を用いて、初めてのWIMPとキセノン原子核との反跳事象の探索の結果を取りまとめ、Physical Review Letters誌に発表した。結果として、WIMPの有意な信号は見つからず、WIMPと核子とのスピン非依存型散乱断面積の上限値として、2.58x10^-47 cm^2(28GeV質量WIMP対して)を得た。引き続き、内部ラドン量の低減を図りながら、XENONnT実験のデータ取得を続け、太陽ニュートリノによる原子核反跳や太陽ppニュートリノの電子散乱の初検出へ向けた準備を行なった。
将来の50トン級の超大型液体キセノン検出器を用いた暗黒物質探索実験に向けて、密閉型TPC検出器の要素開発とテストベンチの構築を進めた。石英フランジ容器のラドン阻止能力については、フランジデザインの改善を行うと共に、フランジ圧とリークレートの関係の評価を行なった。また、液相1相式TPCへの応用を目指して、石英細線コーティング電極について、液体キセノン中での比例蛍光を起こすのに十分な電場勾配達成が可能な電極デザインを行い、また実際に細線電極の試作を行なった。
これら将来の液体希ガスTPC検出器についての要素技術の開発研究成果の発信と研究交流を行う国際研究会”Nagoya Workshop on Technology and Instrumentation in Future Liquid Noble Gas Detectors"を、2月14-16日に名古屋大学KMIにおいて開催した。国内外から44名の液体キセノン、液体アルゴンTPC検出器の専門家が集結し、新たな光検出器、バックグランド低減、電極構造の設計などについて情報交換を行った。

現在までの達成度 (段落)

令和5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

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (38件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 8件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 11件、 招待講演 12件) 備考 (5件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] Max-Planck-Institute Kernphysik/Universitat Freiburg/Johannes Gutenberg- Universitat Mainz(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Max-Planck-Institute Kernphysik/Universitat Freiburg/Johannes Gutenberg- Universitat Mainz
    • 他の機関数
      2
  • [国際共同研究] University of Bologna/University of Torino/University of Napoli(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      University of Bologna/University of Torino/University of Napoli
    • 他の機関数
      2
  • [国際共同研究] Columbia University/University of Chicago/Purdue University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Columbia University/University of Chicago/Purdue University
    • 他の機関数
      2
  • [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] Tsinghua University(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Tsinghua University
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      4
  • [雑誌論文] Design and performance of the field cage for the XENONnT experiment2024

    • 著者名/発表者名
      E. Aprile et al. XENON collaboration
    • 雑誌名

      European Physical Journal C

      巻: 84, 138 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1140/epjc/s10052-023-12296-y

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Searching for Heavy Dark Matter near the Planck Mass with XENON1T2023

    • 著者名/発表者名
      E. Aprile et al. XENON collaboration
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 130, 261002 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.130.261002

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Detector signal characterization with a Bayesian network in XENONnT2023

    • 著者名/発表者名
      E. Aprile et al. XENON collaboration
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 108, 012016 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.108.012016

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] First Dark Matter Search with Nuclear Recoils from the XENONnT Experiment2023

    • 著者名/発表者名
      E. Aprile et al. XENON collaboration
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 131, 041003 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.131.041003

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The triggerless data acquisition system of the XENONnT experiment2023

    • 著者名/発表者名
      E. Aprile et al. XENON collaboration
    • 雑誌名

      Journal of Instrumentation

      巻: 18 P07054 ページ: 1-27

    • DOI

      10.1088/1748-0221/18/07/P07054

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Low-energy calibration of XENON1T with an internal Ar37 source2023

    • 著者名/発表者名
      E. Aprile et al. XENON collaboration
    • 雑誌名

      European Physical Journal C

      巻: 83, 542 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1140/epjc/s10052-023-11512-z

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mineral detection of neutrinos and dark matter. A whitepaper2023

    • 著者名/発表者名
      S. Baum et al.
    • 雑誌名

      Physics of the Dark Universe

      巻: 41, 101245 ページ: 1-53

    • DOI

      10.1016/j.dark.2023.101245

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Direct dark matter searches with the full data set of XMASS-I2023

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

      Physical Review D

      巻: 108, 083022 ページ: 1-19

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.108.083022

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] キセノンガス中の微量水素量測定法の開発2024

    • 著者名/発表者名
      小林雅俊
    • 学会等名
      日本物理学会2024年春季大会
  • [学会発表] DARWIN実験のためのハイブリッド光検出器の開発2024

    • 著者名/発表者名
      風間慎吾
    • 学会等名
      日本物理学会2024年春季大会
  • [学会発表] Status of XENONnT and the final results of XMASS2024

    • 著者名/発表者名
      S. Moriyama
    • 学会等名
      UGAP2024
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Next Generation Direct Dark Matter Search with LXe2024

    • 著者名/発表者名
      M. Yamashita
    • 学会等名
      UGAP2024
    • 招待講演
  • [学会発表] Xenon Purification for the low background experiment2024

    • 著者名/発表者名
      Masaki Yamashitaq
    • 学会等名
      Nagoya Workshop on Technology and Instrumentation in Future Liquid Noble Gas Detectors
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Low Dark-Count VUV SiPMs for the DARWIN Experiment2024

    • 著者名/発表者名
      S.Kazama
    • 学会等名
      Nagoya Workshop on Technology and Instrumentation in Future Liquid Noble Gas Detectors
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The development of hermetic TPC for the DARWIN experiment2024

    • 著者名/発表者名
      M.Kobayashi
    • 学会等名
      Nagoya Workshop on Technology and Instrumentation in Future Liquid Noble Gas Detectors
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 暗黒物質直接探索の現状と展望2023

    • 著者名/発表者名
      風間慎吾
    • 学会等名
      IPNS workshop 素粒子物理の今と未来
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct Detection of Particle Dark Matter2023

    • 著者名/発表者名
      S. Moriyama
    • 学会等名
      QUPosium2023
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] XLZD: Ultimate WIMP Dark Matter Search2023

    • 著者名/発表者名
      Masaki Yamashitaq
    • 学会等名
      International Workshop on "Double Beta Decay and Underground Science"
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Results and Prospects for XENONnT Experiment2023

    • 著者名/発表者名
      Masaki Yamashita
    • 学会等名
      International Workshop on "Double Beta Decay and Underground Science"
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Direct Dark Matter Search with _XENON and DARWIN2023

    • 著者名/発表者名
      S.Kazama
    • 学会等名
      Symposium on Frontiers of Underground Physics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] DARWIN/XLZDによる次世代暗黒物質直接探索実験2023

    • 著者名/発表者名
      山下雅樹
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
  • [学会発表] XENONnT実験による太陽ニュートリノの探索2023

    • 著者名/発表者名
      小林雅俊
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
  • [学会発表] XENONnT実験の現状報告2023

    • 著者名/発表者名
      風間慎吾
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
  • [学会発表] The purification system for the XENONnT dark matter search experiment2023

    • 著者名/発表者名
      M.Kobayashi
    • 学会等名
      The 38th International Cosmic Ray Conference 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] Dark Matter Experiments2023

    • 著者名/発表者名
      Y.Itow
    • 学会等名
      KPS-JPS Joint Symposium, 2023 KPS Spring Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Overview of direct DM detections2023

    • 著者名/発表者名
      Y.Itow
    • 学会等名
      The 3rd DMNet International Symposium “Dark Matter Studies in Accelerator Physics”
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 名古屋大学宇宙地球環境研究所宇宙線研究部・暗黒物質直接探索

    • URL

      https://www.isee.nagoya-u.ac.jp/CR/research/direct_dm/

  • [備考] 名古屋大学素粒子宇宙起源研究所現象解析研究部門

    • URL

      https://www.kmi.nagoya-u.ac.jp/research-center/ce/

  • [備考] 暗黒物質国際創生ユニット

    • URL

      https://www.aip.nagoya-u.ac.jp/wp-content/uploads/2023/12/db4bc3fabd2f63510fa6206f30e3cd04.pdf

  • [備考] 暗黒物質国際創生ユニット

    • URL

      https://www.kmi.nagoya-u.ac.jp/dmunit/

  • [備考] XENONnT実験による最初のWIMP暗黒物質探索の結果

    • URL

      https://www.kmi.nagoya-u.ac.jp/blog/2023/03/23/4880/

  • [学会・シンポジウム開催] Nagoya Workshop on Technology and Instrumentation in Future Liquid Noble Gas Detectors2024

URL: 

公開日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi