2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a highly sensitive cosmic-ray anti-particle spectrometer by applying advanced technologies and exotic-atom physics
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26707015
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
福家 英之 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (10392820)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 宇宙線 / 暗黒物質 / 反粒子 / 反物質 / エキゾチック原子 / 測定器開発 / 気球実験 / 先端機能デバイス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、宇宙線中に微量に含まれている反粒子（とりわけ未発見の反重陽子）の高感度探索を通じてダークマター等の初期宇宙物理の課題に迫ることを最終目的としている。宇宙線反重陽子は、超対称性粒子ニュートラリーノを始めとするダークマター候補の対消滅等を起源として極微量が存在している可能性がある。その検出に最適な低エネルギー領域（運動エネルギー数100MeV）にて最高の観測感度を得るため、宇宙線反粒子と測定器ターゲットとが形成するエキゾチック原子の崩壊過程から生ずる特性X線や荷電粒子を利用する、という従来にないオリジナルな粒子識別手法を用いた反粒子宇宙線測定器「GAPS（General Anti-Particle Spectrometer）」の開発を進めている。
平成28年度は、前年度に引き続き、先進的技術の活用によるGAPSに必須な要素技術の開発を進めた。特に、Si(Li)型半導体検出器の冷却システムとして、OHP（自励振動ヒートパイプ）という先進的な熱工学技術の開発を進めた。従来のOHP研究は主に小型・単純構成・常温の基礎研究であったが、GAPS用OHPには大型・複雑な配管構成・広温度範囲、という従来にない環境下での動作が求められる。前年度に開発した実機大OHPモデルをさらに発展させ、冷却の均一性を予見し向上させるための試験を重ね、OHPの実用化に向けた重要かつ系統的なデータを蓄積した。
Si(Li)検出器そのものに関しては、産業界の知見も融合しながら試作を重ね、量産工程の最適化を図っている。また、TOFプラスティックシンチレーションカウンタに関しては、GEANT4シミュレーションと実モデルによる評価試験を重ね、測定器の形状や配置の設計最適化を進めた。
以上により、GAPSを実施フェーズに移行させるための中核技術や知見を獲得することができた。得られた成果は学会や学術論文にて発表した。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Development of a Cooling System for GAPS using Oscillating Heat Pipe2016
Author(s)
Hideyuki FUKE, Takumi ABE, Takuro DAIMARU, Takayoshi INOUE, Akiko KAWACHI, Hiroki KAWAI, Yosuke MASUYAMA, Hiroaki MATSUMIYA, Daishi MATSUMOTO, Yoshiro MIYAZAKI, Junichi MORI, Hiroki NAGAI, Taku NONOMURA, Hiroyuki OGAWA, Shun OKAZAKI, Takuma OKUBO, Shinji OZAKI, Daisuke SATO, Kensei SHIMIZU, Katsumasa TAKAHASHI, et al.
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Journal Title
Transactions of Japan Society for Aeronautical and Space Sciences, Aerospace Technology Japan
Volume: 14
Pages: Pi17-Pi26
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] GAPS2017
Author(s)
福家英之
Organizer
2016年度 CRC将来計画タウンミーティング
Place of Presentation
東京大学
Year and Date
2017-03-25
Invited
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[Presentation] 南極周回気球による宇宙線反粒子探索計画GAPS2017
Author(s)
福家英之, 浅尾義士, 井上剛良, 井上拓哉, 大塚壮平, 岡崎峻, 小川博之, 加藤千尋, 河内明子, 小池貴久, 小財正義, 郷田晃央, 崎本一博, 清水雄輝, 高橋克征, 高橋俊, 大丸拓郎, 永井大樹, 橋本岳, 蓑島温志, 宗像一起, 山田昇, 吉住雄大, 吉田篤正, 吉田哲也, 渡邊翼, 和田拓也, M.Boezio, S.Boggs, P.v.Doetinchem, R.Fabris, C.J.Hailey, 他
Organizer
宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所宇宙科学シンポジウム (第17回)
Place of Presentation
宇宙科学研究所
Year and Date
2017-01-06
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[Presentation] GAPS用TOFシンチレーションカウンタの開発2017
Author(s)
和田拓也, 大塚壮平, 小財正義, 清水雄輝, 橋本岳, 福家英之, 蓑島温志, 吉田篤正, 吉田哲也, 渡邉翼
Organizer
宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所宇宙科学シンポジウム (第17回)
Place of Presentation
宇宙科学研究所
Year and Date
2017-01-05 – 2017-01-06
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[Presentation] GAPS用大型自励振動ヒートパイプの開発2017
Author(s)
岡崎峻, 福家英之, 小川博之, 高橋克征, 浅尾義士, 山田昇, 吉住雄大, 河内明子
Organizer
宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所宇宙科学シンポジウム (第17回)
Place of Presentation
宇宙科学研究所
Year and Date
2017-01-05 – 2017-01-06
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[Presentation] 南極周回気球による宇宙線反粒子探索実験GAPSの現状報告2016
Author(s)
小財正義, 浅尾義士, 井上剛良, 井上拓哉, 大塚壮平, 岡崎峻, 小川博之, 加藤千尋, 河内明子, 小池貴久, 崎本一博, 清水雄輝, 高橋克征, 高橋俊, 大丸拓郎, 永井大樹, 橋本岳, 福家英之, 蓑島温志, 宗像一起, 山田昇, 吉住雄大, 吉田篤正, 吉田哲也, 渡邊翼, 和田拓也, T.Aramaki, S.Boggs, W.W.Craig, P.v.Doetinch, R.Fabris, F.Gahbauer, 他
Organizer
宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所大気球シンポジウム (平成28年度)
Place of Presentation
宇宙科学研究所
Year and Date
2016-11-01
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