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

2013 年度 実績報告書

• 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: 中 竜大 名古屋大学, 高等研究院(現), 助教 (00608888) ; 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)
• 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

超微粒子の原子核乾板を用いて宇宙の暗黒物質を直接検出する実験実現のための検出器開発、現像手法開発ならびにその読み出し手法開発を継続して行った。またイタリアグランサッソー地下研究所現地で、中性子測定ならびにバックグラウンドとなる（α、n）反応を引き起こす原子核乾板に含まれる放射性不純物の測定を行った。並行して中性子測定のための技術開発、実際の中性子源を用いた較正実験を行い中性子検出器としての性能評価を行った。
検出器開発に関しては、暗黒物質の信号である反跳原子（炭素を想定）とバックグラウンドとなる低エネルギー電子に対する感度の差を広げる開発を行いその効果を確かめたが、信号対雑音の切れ味に関してまだ調整が必要である。現像手法に関しては、銀のかわりに金を用いる処方の開発を行い、現像銀/金の形状改善、感度の向上に成功した。また金の使用により実験の最終段で用いるX線顕微鏡でのコントラスト向上も可能となった。読み出し手法に関しては、高分解能対物レンズを導入し、分解能を約1.5倍改善した。
中性子計測に関しては、OPERA実験に用いられている原子核乾板を用いて、20MeV以上の中性子の検出数として、グランサッソー地上でOPERA原子核乾板標的1㏄あたり毎秒～2×10＾-6 個、地下で毎秒～6×10＾-10個以下を得ている。これから較正実験のデータをもとに検出効率の補正を行いフラックスをもとめてゆく。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Fine grained nuclear emulsion for higher resolution tracking detector (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Naka (Nagoya U. (main)) , T. Asada, T. Katsuragawa, K. Hakamata, M. Yoshimoto, K. Kuwabara, M. Nakamura, O. Sato, T. Nakano (Nagoya U.) , Y. Tawara (KMI, Nagoya) G. De Lellis (INFN, Naples) , C. Sirignano (INFN, Padua) , N. D'Ambrossio (Gran Sasso)
  • 雑誌名: Nucl.Instrum.Meth. 巻: A718 ページ: 519-521
  • DOI: 10.1016/j.nima.2012.11.106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Status and analysis system of directional dark matter search with nuclear emulsion (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Katsuragawa (Nagoya U.) , T. Naka (KMI, Nagoya) , T. Asada, M. Yoshimoto, K. Hakamata, M. Ishikawa (Nagoya U.)
  • 雑誌名: J.Phys.Conf.Ser. 巻: 469 ページ: 012004
  • DOI: 10.1088/1742-6596/469/1/012004
• [雑誌論文] Detector developing for directional dark matter search with nuclear emulsion (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Asada (Nagoya U.) , T. Naka (KMI, Nagoya & RIKEN, BNL & KMI, Nagoya) , K. Kuwabara, T. Katsuragawa, M. Yoshimoto, K. Hakamata, M. Ishikawa (Nagoya U.) , M. Nakamura, O. Sato (KMI, Nagoya) , T. Nakano (Nagoya U.)
  • 雑誌名: J.Phys.Conf.Ser. 巻: 469 ページ: 012010
  • DOI: 10.1088/1742-6596/469/1/012010
• [学会発表] 暗黒物質の方向検出に向けた原子核乾板デバイス開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 古屋駿二
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学 湘南キャンパス
  • 年月日: 20140327-20140330
• [学会発表] 原子核乾板を用いた暗黒物質の方向探索実験の状況報告(1)〜全体報告〜 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浅田貴志
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学 湘南キャンパス
  • 年月日: 20140327-20140330
• [学会発表] 原子核乾板を用いた暗黒物質の方向探索実験の状況報告(2)〜サブミクロン飛跡検出のための線源を用いた感度測定の現状〜 (2014)
  • 著者名/発表者名: 桂川貴義
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学 湘南キャンパス
  • 年月日: 20140327-20140330
• [学会発表] 高速中性子トラッキング検出器の開発（1）原子核乾板 (2014)
  • 著者名/発表者名: 待井翔吾
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学 湘南キャンパス
  • 年月日: 20140327-20140330
• [学会発表] 高速中性子トラッキング検出器の開発（2）読み取りシステム (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉本雅浩
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学 湘南キャンパス
  • 年月日: 20140327-20140330
• [学会発表] Nuclear Emulsion technology and Directional Dark Matter Study (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Naka (中 竜大)
  • 学会等名: KMI International Symposium 2013
  • 発表場所: Sakata-Hirata Hall, Nagoya University
  • 年月日: 20131211-20131213
• [学会発表] Directional Dark Matter Search wih the Fine Grained Nuclear Emulsion (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Asada (浅田 貴志)
  • 学会等名: KMI International Symposium 2013
  • 発表場所: Sakata-Hirata Hall, Nagoya University
  • 年月日: 20131211-20131213
• [学会発表] ◾Combined analysis between the hard X-ray microscope and optical microscope for the directional dark matter search with high resolution nulcear emulsion (2013)
  • 著者名/発表者名: Naka Tatsuhiro (中 竜大)
  • 学会等名: The 12th Symposium on X-ray Imaging Optics
  • 発表場所: Osaka University Nakanoshima Center, Osaka, Japan
  • 年月日: 20131118-20131120
• [学会発表] Directional Dark Matter Search With Ultra Fine Grain Nuclear Emulsion (2013)
  • 著者名/発表者名: Asada Takashi
  • 学会等名: Workshop on Nuclear Track Emulsion and its Future
  • 発表場所: Predeal, Romania
  • 年月日: 20131014-18
• [学会発表] Dark matter detection with special fine grain emulsion (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi ASADA (浅田 貴志)
  • 学会等名: 2013年度 LGS 若手リトリート
  • 発表場所: 浜名湖ロイヤルホテル (静岡県浜松市)
  • 年月日: 20131005-20131007
• [学会発表] Analysis system for directional dark matter search with nuclear emulsion (2013)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Katsuragawa (桂川 貴義)
  • 学会等名: 2013年度 LGS 若手リトリート
  • 発表場所: 浜名湖ロイヤルホテル (静岡県浜松市)
  • 年月日: 20131005-20131007
• [学会発表] エマルジョン暗黒物質探索実験における開発状況(1) (2013)
  • 著者名/発表者名: 中竜大
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 高知大学（朝倉キャンパス）
  • 年月日: 20130920-20130923
• [学会発表] エマルジョン暗黒物質探索実験における開発状況(2) (2013)
  • 著者名/発表者名: 桂川貴義
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 高知大学（朝倉キャンパス）
  • 年月日: 20130920-20130923
• [学会発表] 原子核乾板を用いた暗黒物質方向探索実験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 袴田香奈子
  • 学会等名: 原子核三者若手夏の学校2013
  • 発表場所: 愛知県蒲郡
  • 年月日: 20130804-20130809
• [学会発表] ◾Status and analysis system of directional dark matter search with nuclear emulsion (2013)
  • 著者名/発表者名: Takayoshi Katsuragawa (桂川 貴義)
  • 学会等名: 4th Workshop on Directional Detection of Dark Matter
  • 発表場所: Toyama, Japan
  • 年月日: 20130610-20130612
• [学会発表] ◾Detector developing for directional dark matter search with nuclear emulsion (2013)
  • 著者名/発表者名: Takashi Asada (浅田 貴志)
  • 学会等名: 4th Workshop on Directional Detection of Dark Matter
  • 発表場所: Toyama, Japan
  • 年月日: 20130610-20130612
• [学会発表] プラズモン共鳴現象を利用したバックグラウンド除去 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石川めぐみ
  • 学会等名: 2013年度日本写真学会年次大会
  • 発表場所: 千葉大学 けやき会館(西千葉キャンパス)
  • 年月日: 20130527-20130528
• [学会発表] 暗黒物質探索実験におけるバックグラウンド除去の為の現像手法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 袴田香奈子
  • 学会等名: 2013年度日本写真学会年次大会
  • 発表場所: 千葉大学 けやき会館(西千葉キャンパス)
  • 年月日: 20130527-20130528
• [学会発表] 新型超微粒子原子核乾板の性能評価と改善 (2013)
  • 著者名/発表者名: 浅田貴志
  • 学会等名: 2013年度日本写真学会年次大会
  • 発表場所: 千葉大学 けやき会館(西千葉キャンパス)
  • 年月日: 20130527-20130528
• [学会発表] 高速自動解析に適した中性子検出用原子核乾板の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森島邦博
  • 学会等名: 2013年度日本写真学会年次大会
  • 発表場所: 千葉大学 けやき会館(西千葉キャンパス)
  • 年月日: 20130527-20130528
• [学会発表] NITによる暗黒物質探索実験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中 竜大
  • 学会等名: 第一回極低バックグラウンド素粒子原子核研究懇談会
  • 発表場所: 富山市「富山商工会議所」１０階
  • 年月日: 20130423-20130424
• [学会発表] 中性子とガンマ線の識別能力向上を目指した原子核乳剤の開発
  • 著者名/発表者名: 待井翔吾
  • 学会等名: 2013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] 暗黒物質探索に向けた超硬調な微粒子乳剤の開発
  • 著者名/発表者名: 古屋駿二
  • 学会等名: 2013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] PVA を利用した超微粒子臭化銀結晶の安定化処方
  • 著者名/発表者名: 浅田貴志
  • 学会等名: 2013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] 原子核乾板中の飛跡解析のための銀ナノ粒子の光学応答と形状評価
  • 著者名/発表者名: 梅本篤宏
  • 学会等名: 2013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] 金沈着現像の暗黒物質探索実験への利用
  • 著者名/発表者名: 袴田香奈子
  • 学会等名: 2013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] 現像金に対するプラズモン共鳴現象を利用したバックグラウンド除去
  • 著者名/発表者名: 石川めぐみ
  • 学会等名: 2013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/