低バックグラウンド・大容積微細飛跡検出器による方向に感度を持った暗黒物質探索実験

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23684014
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 身内 賢太朗 神戸大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (80362440)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 暗黒物質 / 宇宙線 / 素粒子実験 / 地下実験 / 測定技術

研究概要

宇宙の組成の約1/4は暗黒物質であることがWMAP衛星などの結果によってはっきりとした。暗黒物質の正体解明のために、暗黒物質との弾性散乱で原子核に与えられたエネルギーを測定する「直接」探索実験が世界中で進められている。
本研究では、低バックグラウンド大容積の微細飛跡検出器を製作、神岡地下実験室で 長期間（2年間）の観測により方向に感度を持つ暗黒物質直接探索実験を世界最
高感度で行う。これにより、イタリアDAMAグループが2008年に再度発見を報告したパラメータ領域の一部を探索する。この領域に暗黒物質が存在すれば発見の決定的証拠、無い場合には方向に感度のある手法による、より確かな制限を与えることができる。
このため必要なことは、低バックグラウンド化および大型化である。低バックグラウンド化に関しては、これまでの地上、地下の実験による検出器材料の選別やガス中のラドンのの除去方法の研究成果を活かして達成する。大型化に関しては、単純なスケールアップに
よって達成を予定している。本研究は平成23、24年度の2年間で検出器の製作、25、26年度で地下実験室での観測を予定、平成24年度は検出器を完成させ、地下実験室への設置を行った。
平成25年度には、平成24年度に地下実験室に設置した検出器を用いた暗黒物質の測定を行い、感度を約一桁改善させた。平成26年度は、引き続き観測を行うとともに、結果をまとめて論文として発表する。

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

予定通り観測を開始、感度が約一桁改善していることを確認した。

今後の研究の推進方策

観測を継続するとともに、結果を論文としてまとめて発表する。

研究成果

• [雑誌論文] Simulation of Gas Avalanche in a Micro Pixel Chamber using Garfield++ (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Takada, T. Tanimori, H. Kubo, J. D. Parker, T. Mizumoto, Y. Mizumura, S. Iwaki, T. Sawano, K. Nakamura, K. Taniue, N. Higashi, Y. Matsuoka, S. Komura, Y. Sato, S. Nama- mura, M. Oda, S. Sonoda, D. Tomono, K. Miuchi(22人中19番目), S. Kabuki, Y. Kishimoto, S. Kurosawa
  • 雑誌名: Journal of Instrumentation 巻: 8 ページ: C10023
  • DOI: 10.1088/1748-0221/8/10/C10023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial resolution of a uPIC-based neutron imaging detector (2013)
  • 著者名/発表者名: J.D. Parker, M. Harada, K. Hattori, S. Iwaki, S. Kabuki, Y. Kishimoto, H. Kubo, S. Kurosawa, Y. Matsuoka, K. Miuchi(19人中10番目), T. Mizumoto, H. Nishimura, T. Oku, T. Sawano, T. Shinohara, J. Suzuki, A. Takada, T. Tanimori, K. Ueno
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research , 巻: A726 ページ: 155-161
  • DOI: 10.1016/j.nima.2013.06.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] NEWAGE (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nakamura, K. Miuchi, T. Tanimori, H. Kubo, T. Mizumoto, J. D. Parker, A. Takada, H. Nishimura, H. Sekiya, A. Takeda, T. Sawano, Y. Matsuoka, S. Komura, Y. Yamaguchi and S. Nakaura
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series Volume 469 012003h 1109.3099 DOI: 巻: 469 ページ: 012003
  • DOI: 10.1088/1742-6596/469/1/012003
• [雑誌論文] 方向に感度を持つ暗黒物質探索実験 NEWAGE (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村輝石、身内 賢太朗
  • 雑誌名: (高エネルギーニュース 第31巻 2013年 4-6月) 巻: 31 ページ: 287-295
• [学会発表] NEWAGE実験28：低圧ガスを用いた新検出器による地下実験報告2 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中村輝石
  • 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: 20140329-20140329
• [学会発表] NEWAGE実験29：暗黒物質探索実験における 反跳原子核の前後判定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口祐史郎
  • 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: 20140329-20140329
• [学会発表] NEWAGE (2014)
  • 著者名/発表者名: 身内賢太朗
  • 学会等名: CRCタウンミーティング
  • 発表場所: 東京大学柏キャンパスメディアホール
  • 年月日: 20140314-20140314
• [学会発表] ガス飛跡検出器による暗黒物質探索実験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 身内賢太朗
  • 学会等名: 平成25年度宇宙線研究所共同利用研究成果発表研究会
  • 発表場所: 東京大学宇宙線研究所
  • 年月日: 20131221-20131221
• [学会発表] 暗黒物質研究の現状 (2013)
  • 著者名/発表者名: 身内賢太朗
  • 学会等名: 日本物理学会北陸支部講演会
  • 発表場所: 福井大学
  • 年月日: 20131220-20131220
• [学会発表] 直接探索の将来計画 (2013)
  • 著者名/発表者名: 身内賢太朗
  • 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: 20130921-20130921
  • 招待講演
• [学会発表] NEWAGE実験26： 2012年地下測定結果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 身内賢太朗
  • 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: 20130920-20130920
• [学会発表] NEWAGE実験27：低圧ガスを用いた新検出器による地下実験報告 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村輝石
  • 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: 20130920-20130920
• [備考] NEWAGE
  • URL: http://ppwww.phys.sci.kobe-u.ac.jp/~newage/newage_j.html
• [備考] 身内賢太朗
  • URL: http://ppwww.phys.sci.kobe-u.ac.jp/~miuchi/work/work.htm