ＫａｍＬＡＮＤ－ＰＩＣＯによる宇宙暗黒物質探索

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24340055
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 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)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 宇宙暗黒物質 / 放射性不純物

Outline of Annual Research Achievements

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。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] High purity NaI(Tl) scintillator to search for dark matter (2016)
  • Author(s): 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
  • Journal Title: JPS conference proceedings Volume: 印刷中 Pages: ―
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Dark matter search project PICO-LON (2016)
  • Author(s): 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
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 印刷中 Pages: ―
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 高純度NaI(Tl)シンチレータによる宇宙暗黒物質の探索 (2016)
  • Author(s): 硲隆太
  • Organizer: 第１１回米国Eichrom Technologies社製品ユーザーズセミナー
  • Place of Presentation: KKRホテル東京(東京都千代田区）
  • Year and Date: 2016-04-19 – 2016-04-19
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 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)
  • Author(s): 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
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2016-03-20 – 2016-03-20
• [Presentation] PICO-LONの現状報告 (2016)
  • Author(s): 伏見賢一
  • Organizer: 極低放射能技術研究会(LBGT2016)
  • Place of Presentation: 徳島大学（徳島県徳島市）
  • Year and Date: 2016-03-14 – 2016-03-14
  • Invited
• [Presentation] High purity NaI(Tl) scintiilator to search for dark matter (2016)
  • Author(s): 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
  • Organizer: First International Symposium on Radiation Detectors and Their Uses (ISRD2016)
  • Place of Presentation: 高エネルギー加速器研究機構（つくば市）
  • Year and Date: 2016-01-19 – 2016-01-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] PICO-LON報告：NaI(Tl)検出器の純度測定と感度評価について (2015)
  • Author(s): 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
  • Organizer: 日本物理学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学（大阪府大阪市）
  • Year and Date: 2015-09-28 – 2015-09-28
• [Presentation] PICO-LON dark matter search project (2015)
  • Author(s): 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
  • Organizer: International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics
  • Place of Presentation: トリノ（イタリア）
  • Year and Date: 2015-09-09 – 2015-09-09
  • Int'l Joint Research
• [Book] 宇宙物理学入門～現代宇宙物理学のAからΩ～ (2015)
  • Author(s): 伏見賢一
  • Total Pages: 173
  • Publisher: 大学教育出版