ＫａｍＬＡＮＤ－ＰＩＣＯによる宇宙暗黒物質探索

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24340055
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 伏見 賢一 徳島大学, 大学院ソシオ・アーツ・アンド・サイエンス研究部, 教授 (90274191)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 宇宙暗黒物質 / 放射性不純物

研究実績の概要

NaI(Tl)検出器結晶の高純度化を進めるため、226Raの除去とカリウムの対策を行った。
226Raの除去についてはラジウムを吸着するイオン交換樹脂を用いてNaIの原料を処理し、真空乾燥を行った後結晶化させた。カリウムの除去については、詳細な作業工程の確認を行った結果、カリウムが混入する可能性の高い行程を見直した。
平成28年2月に直径10.16 cm、高さ7.62 cmの超高純度NaI(Tl)検出器を完成させ、神岡地下実験施設において低バックグラウンド測定を行った。その結果、電子換算エネルギー20 keVにおける計数率は7 /day/keV/kgとなり、DM-ICEと同等の低バックグラウンド環境を達成することに成功した。
完成したNaI(Tl)に含まれる放射性不純物の濃度は、ウラン系列については約3 ppt、トリウム系列は1 ppt以下の超高純度になった。これは226Raを除去するための対策を施した結果が効果的に表れたものと考えられる。
昨年度の研究で課題となっていた40Kの濃度については、カリウムを除去するための対策を施した結果、低バックグラウンド測定のエネルギースペクトルには明瞭なピークがみられなくなった。一方で検出器周辺素材を起源とする210Pbの影響があり、210Pbによるバックグラウンドが主となっている。
以上の成果をもとに総質量250 kgの大型NaI(Tl)検出器設計を行い、WIMPsの相互作用断面積について1e-42 cm2程度の感度で探索を行うことができることを示した。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27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] High purity NaI(Tl) scintillator to search for dark matter (2016)
  • 著者名/発表者名: Ken-Ichi Fushimi, Hiroyasu Ejiri, Ryuta Hazama, Haruo Ikeda, Kunio Inoue, Kyoshiro Imagawa, Gakuji Kanzaki, Alexandre Kozlov, Reiko Orito, Tatsushi Shima, Yasuhiro Takemoto, Yuri Teraoka, Saori Umehara and Sei Yoshida
  • 雑誌名: JPS conference proceedings 巻: 印刷中 ページ: ―
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Dark matter search project PICO-LON (2016)
  • 著者名/発表者名: K.Fushimi, H.Ejiri, R.Hazama, H.Ikeda, K.Imagawa, K.Inoue, G.Kanzaki, A.Kozlov, R.Orito, T.Shima, Y.Takemoto, Y.Teraoka, S.Umehara, K.Yasuda, S.Yoshida
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series 巻: 印刷中 ページ: ―
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 高純度NaI(Tl)シンチレータによる宇宙暗黒物質の探索 (2016)
  • 著者名/発表者名: 硲隆太
  • 学会等名: 第１１回米国Eichrom Technologies社製品ユーザーズセミナー
  • 発表場所: KKRホテル東京(東京都千代田区）
  • 年月日: 2016-04-19 – 2016-04-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] PICO-LON報告：高感度NaI(Tl)検出器による宇宙暗黒物質探索の現状 (2016)
  • 著者名/発表者名: 伏見賢一，竹本康浩，A.Kozlov，江尻宏泰，硲隆太，今川恭四郎，池田晴雄，井上邦雄，神崎学慈，折戸玲子，嶋達志，寺岡有里，梅原さおり，保田賢輔，吉田斉
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-20 – 2016-03-20
• [学会発表] PICO-LONの現状報告 (2016)
  • 著者名/発表者名: 伏見賢一
  • 学会等名: 極低放射能技術研究会(LBGT2016)
  • 発表場所: 徳島大学（徳島県徳島市）
  • 年月日: 2016-03-14 – 2016-03-14
  • 招待講演
• [学会発表] High purity NaI(Tl) scintiilator to search for dark matter (2016)
  • 著者名/発表者名: K.Fushimi, H.Ejiri, R.Hazama, H.Ikeda, K.Imagawa, K.Inoue, G.Kanzaki, A.Kozlov, R.Orito, T.Shima, Y.Takemoto, Y.Teraoka, S.Umehara, K.Yasuda, S.Yoshida
  • 学会等名: First International Symposium on Radiation Detectors and Their Uses (ISRD2016)
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構（つくば市）
  • 年月日: 2016-01-19 – 2016-01-19
  • 国際学会
• [学会発表] PICO-LON報告：NaI(Tl)検出器の純度測定と感度評価について (2015)
  • 著者名/発表者名: 伏見賢一，江尻宏泰，硲隆太，池田晴雄，今川恭四郎，井上邦雄，神崎学慈，A.Kozlov，折戸玲子，嶋達志，竹本康浩，寺岡有里，梅原さおり，保田賢輔，吉田斉
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 大阪市立大学（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2015-09-28 – 2015-09-28
• [学会発表] PICO-LON dark matter search project (2015)
  • 著者名/発表者名: K.Fushimi, H.Ejiri, R.Hazama, H.Ikeda, K.Imagawa, K.Inoue, G.Kanzaki, A.Kozlov, R.Orito, T.Shima, Y.Takemoto, Y.Teraoka, S.Umehara, K.Yasuda, S.Yoshida
  • 学会等名: International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics
  • 発表場所: トリノ（イタリア）
  • 年月日: 2015-09-09 – 2015-09-09
  • 国際学会
• [図書] 宇宙物理学入門～現代宇宙物理学のAからΩ～ (2015)
  • 著者名/発表者名: 伏見賢一
  • 総ページ数: 173
  • 出版者: 大学教育出版