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2012 年度 実績報告書

原子核乾板による暗黒物質の検出 ーグランサッソー地下の中性子BGの測定ー

研究課題

研究課題/領域番号 23403003
応募区分海外学術
研究機関名古屋大学

研究代表者

中村 光廣  名古屋大学, エコトピア科学研究所, 教授 (90183889)

研究分担者 佐藤 修  名古屋大学, エコトピア科学研究所, 助教 (20377964)
中野 敏行  名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 講師 (50345849)
中 竜大  名古屋大学, 高等研究院(現), 助教 (00608888)
研究期間 (年度) 2011-11-18 – 2014-03-31
キーワード暗黒物質 / 原子核乾板 / イタリア・グランサッソー研究所
研究概要

H23年度に立ち上げた極短飛跡の形状認識のための高分解能顕微鏡システムPTSとSpring8のX線顕微鏡システムを用いて、d-d反応からの中性子による反跳原子の検証試験を行った。PTSで読みだした画像に対する楕円フィッティングにより検出できる飛跡の閾値、検出効率、反跳方向の測定精度などをX線顕微鏡で測定した結果とクロスチェックした。結果、検出効率は100nm長の飛跡に対して70%であり、炭素原子の反跳エネルギーにして37KeVが閾値であった。またこれから炭素の反跳原子に対する検出効率は約10%弱と見積もられた。反跳原子の中性子入射軸に対する広がりはσで約32度であり、反跳方向検出に十分なものとなっていることを確認した。
また、現像銀の形状を球状に近くするための現像の開発を開始したが、現像液から銀イオンを供給する型の物理現像では感度がなかなか出ないうえに現像液が不安定であるなどの問題があることがわかり、これに代わる現像手法の探索を開始した。
並行して昨年度グランサッソー地下に設置した原子核乳剤の塗布施設で実際の微粒子乳剤の塗布を行い原子核乾板を作成し、それらを地下と地上に設置して中性子の試験的な検出実験を開始した。さらに検出閾値は上がるが、地下で組み立てられたOPERA検出器の原子核乾板標的を用いた中性子測定について実際の原子核乾板を読みだした解析を開始した。

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

今年度は昨年準備したグランサッソー現地施設ならびに解析装置の定常的運用を行い、グランサッソー現地、日本国内における研究とも順調に推移した。
研究組織もイタリアの共同研究者(ナポリ大学、グランサッソー研究所、パドバ大学)を加えて国際共同研究として組織できてきている。

今後の研究の推進方策

次年度は、飛跡の形状認識の閾値をさらに下げるための光学読み出しシステムの高分解能化と自動化、現像銀の形状を改良するための現像手法の開発、今年度グランサッソー現地に設置した微粒子原子核乾板を用いた中性子測定、またOPERA検出器を用いた中性子測定を推進してゆく。
並行してd-d反応中性子や、イオン打ち込み装置を用いた較正実験を行い、検出効率などの補正係数を求めていく。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (13件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Isospin Violating Dark Matter Search by Nuclear Emulsion Detector2013

    • 著者名/発表者名
      Keiko I. Nagao (KEK, Tsukuba) , Tatsuhiro Naka (Nagoya U.)
    • 雑誌名

      PTEP

      巻: 2013 ページ: 02

    • DOI

      10.1093/ptep/pts098

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Submicron track readout in fine-grained nuclear emulsions using optical microscopy2012

    • 著者名/発表者名
      M. Kimura (Toho U.) , T. Naka (Nagoya U.)
    • 雑誌名

      Nucl.Instrum.Meth. A

      巻: A680 ページ: 12-17

    • DOI

      10.1016/j.nima.2012.04.010

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Directional Search for Isospin-Violating Dark Matter with Nuclear Emulsion2012

    • 著者名/発表者名
      Keiko I. Nagao (KEK, Tsukuba) , Tatsuhiro Naka (Nagoya U.)
    • 雑誌名

      AIP Conf.Proc.

      巻: 1467 ページ: 274-277

    • DOI

      10.1063/1.4742116

    • 査読あり
  • [学会発表] エマルジョン暗黒物質方向性探索実験における開発状況(2)~全体報告~2013

    • 著者名/発表者名
      中竜大
    • 学会等名
      日本物理学会2013年春季大会
    • 発表場所
      広島大学 東広島キャンパス
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] Direct detection of dark matter by solid-state detector2012

    • 著者名/発表者名
      KATSURAGAWA, Takayoshi and KAWAHARA, Hiroaki (桂川 貴義、河原 宏晃)
    • 学会等名
      The 12th International Workshop on Tau Lepton Physics
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 年月日
      20120917-20120921
  • [学会発表] 原子核乾板による地下環境中性子フラックス測定技術の開発2012

    • 著者名/発表者名
      森島邦博
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      20120911-20120914
  • [学会発表] 高分解能原子核乾板による暗黒物質探索実験(1)~検出器の感度評価と性能向上~2012

    • 著者名/発表者名
      浅田貴志
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      20120911-20120914
  • [学会発表] ;高分解能原子核乾板による暗黒物質探索実験(2)~反跳原子核飛跡候補の読み出しシステムの検証~2012

    • 著者名/発表者名
      桂川貴義
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      20120911-20120914
  • [学会発表] Directional Dark Matter Search with Nuclear Emulsion2012

    • 著者名/発表者名
      Tatsuhhiro Naka (中竜大)
    • 学会等名
      IDM2012
    • 発表場所
      Chicago, USA
    • 年月日
      20120723-20120727
  • [学会発表] Directional Dark Matter Search with Nuclear Emulsion2012

    • 著者名/発表者名
      Tatsuhiro Naka
    • 学会等名
      Neutrino 2012
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      20120603-09
  • [学会発表] 暗黒物質探索のための新型原子核乾板2012

    • 著者名/発表者名
      浅田貴志
    • 学会等名
      2012年度日本写真学会年次大会 での発表
    • 発表場所
      千葉大学 けやき会館(西千葉キャンパス)
    • 年月日
      20120529-20120530
  • [学会発表] 低速重イオンの形成する現像銀に対する定着の溶解効果と感度低下2012

    • 著者名/発表者名
      袴田香奈子
    • 学会等名
      2012年度日本写真学会年次大会 での発表
    • 発表場所
      千葉大学 けやき会館(西千葉キャンパス)
    • 年月日
      20120529-20120530
  • [学会発表] 暗黒物質探索実験実施にむけた微粒子原子核乾板の開発

    • 著者名/発表者名
      浅田貴志
    • 学会等名
      2012年度日本写真学会秋季研究発表会
    • 発表場所
      京都工芸繊維大学 60周年記念館
  • [学会発表] 低温条件下における潜像形成機構の差異に対する現像効率の研究

    • 著者名/発表者名
      袴田香奈子
    • 学会等名
      2012年度日本写真学会秋季研究発表会
    • 発表場所
      京都工芸繊維大学 60周年記念館
  • [学会発表] 暗黒物質の直接探索のための自動飛跡読み取りシステムの開発

    • 著者名/発表者名
      桂川貴義
    • 学会等名
      2012年度日本写真学会秋季研究発表会
    • 発表場所
      京都工芸繊維大学 60周年記念館
  • [学会発表] 超微粒子原子核乾板における粒子のエネルギー損失メカニズムに対する潜像形成メカニズムの研究

    • 著者名/発表者名
      中 竜大
    • 学会等名
      2012年度日本写真学会秋季研究発表会
    • 発表場所
      京都工芸繊維大学 60周年記念館
  • [備考] 名古屋大学 基本粒子研究室ホームページ

    • URL

      http://flab.phys.nagoya-u.ac.jp/2011/

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公開日: 2015-05-28  

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