方向に感度を持つ暗黒物質探索実験 - 宇宙線研究室 - 京都大学

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方向に感度を持つ暗黒物質探索実験 - 宇宙線研究室 - 京都大学

方 向 に 感 度 を 持 つ 暗 黒 物 質 探 索 実 験 :Newgeneration WIMPsearch with an advancedgaseous tracker experiment内 容暗 黒 物 質探 索 実 験NEWAGENEWAGE京 都 大 学 ・ 宇 宙 線 研 究 室身 内 賢 太 朗第 1 回 『アインシュタインの 物 理 』でリンクする研 究 ・ 教 育 拠 点 研 究 会


暗 黒 物 質 の 歴 史- 銀 河 の 回 転 曲 線 (1930s~)Annu. Rev. Astron. Astrophys. 29(1991)409- 遠 方 銀 河 の 重 力 レンズ 効 果 (1990s~)NASA WMAP TEAM- 宇 宙 マイクロ 波 背 景 輻 射 (2002~


暗 黒 物 質 の 候 補- バリオン:MACHOs : 元 素 合 成 によって 上 限- 非 バリオン:アクシオン、ニュートラリーノ、その 他 有 象 無 象クォークと 反 応


暗 黒 物 質 の 直 接 検 出( 光 + 温 度 )E R 検 出 ( 光 )DAMA(NaI)KIMS(CsI)原 子 核( 光 + 電 離 )ZEPILINEⅡ/ⅢXENON10/100 (Xe)ArDM ・WARP(Ar)E R 検 出 ( 電 離 )CRESST(CaWO4)反 跳E R


おもな 実 験 の 比 較CDMS XENON DAMAターゲット 半 導 体 (Ge,Si) 液 体 キセノン NaI温 度 10mK ~160K 常 温オペレーション 極 難 難 易質 量 1kg 10kg 250kgガンマ 線 除 去 適 用 適 用 丌 使 用最 長 データ 取 得 3ケ 月 程 度 3ケ 月 程 度 7 年


世 界 の 地 下 実 験 室宇 宙 線 起 源 のバックグラウンドを 避 けるために 地 下 にもぐって 実 験ヨーロッパ英 国 ・フランススペイン・イタリア 他アジア日 本 ・ 韓 国北 米米 国 ・カナダ


XENON10: 液 体 キセノン


XENON10ガンマ 線 除 去


CDMS:ゲルマニウム


DAMA/LIBRA唯 一 の“positive results“ を 主 張1997~DAMAで 主 張 → CDMS 等 に 否 定 される2008 年 4 月 LIBRAで 再 現 !DAMA(-2002)detector NaI NaILIBRA(2003-2007)Mass 9.7kg×9 9.7kg×25time 7 yeas 4 yearsexposure 0.29 ton year 0.53 ton year(Large sodium Iodide Bulk for RAre processes)


ダークマターの 季 節 変 動• 夏 と 冬 の 相 対 速 度 の 差• スペクトルのレートにして 数 %の 変 動


DAMA/LIBRA250kgのNaIシンチレータBELLI@TAUP07


大 体 +-2% 程度 の 変 動


世 界 の 暗 黒 物 質 探 索 :まとめ大 質 量 ・ 多 手 法 検 出 器 での 凌 ぎ 合 いSPIN-INDEPENDENTSPIN-DEPENDENT2008 年 6 月 1 日第 二 回 学 術 会 議 シンポジウム 身 内 賢 太 朗統 計 処 理 によるBGsubtraction


Another piece of informationPRL73(1994)1067原 子 核 飛 跡原 子 核 飛 跡 +E RDRIFT


「 方 向 性 」の 重 要 性


飛 跡 検 出 のメリット季 節 変 動 (5% 以 下 )と 比 較 して 確 実 な 証 拠 となる( 前 後 の 非 対 称 度 は 最 大 で10 倍 。)検 出 の 後 には 暗 黒 物 質 の 性 質 解 明季 節 変 動


そしてNEWAGE京 大 で 開 発 した「μPIC」 検 出 器現 在 は30cmキューブが 地 下 で 安 定 動 作 中現 在 の検 出 器ガス 部μPIC


飛 跡 検 出 、イメージング• 中 性 子 に 反 跳 された 陽 子 を 検 出• 前 方 に 散 乱 される 様 子 が 見 えている• WIMP→フッ 素 の 反 跳 で 見 たい 現 象 をエミュレートCF 4 +C 4 H 10252Cf run30cmZ(drift)0cm-15cmX15cm陽 子 飛 跡 の 例-15cm252Cfnガス:CF4+C4H10 (10%) 0.2 気 圧252Cf(NE45°zenith35°)Y15cmqγpn0Cosγ1陽 子 の 飛 跡 で 描 いた「イメージ」Jan 27, 20073rd MPGDworkshop


地 上 ( 京 大 ) でのDM 探 索 実 験原 子 核 飛 跡 を 用 いた 手 法 では 初 めて2006 年 11 月 1 日 ~ 11 月 27 日exposure 0.15 kg daysシールドなしNorth sky view seen by C and F nuclei(100-400keV)得 られたエネルギースペクトルDM direction


結 果Cosθ 分 布(100-400keV)• DMの 信 号 は X 2 テストで 排 除• 方 向 に 感 度 をもった 初 の 制 限• BGを 減 らすことで 感 度 向 上 を。DM limit世 界 初 !の 方 向 に 感 度を 持 った 暗 黒 物 質 探 索実 験 結 果 。DRIFTを 凌 駕


NEWAGEのこのさきDAMA 領 域 の 探 索 へ3σでの 到 来 方 向 非 対 称 性 検 出 感 度NEWAGE2013( 現 行 方 式 の 拡 張 ・0.3m 3 年 )NEWAGE 2018( 新 規 開 発 読 み 出 し 方 式 ・3m 3 年 )


まとめ暗 黒 物 質 の 直 接 検 出 を 目 指 して世 界 中 で 研 究 がおこなわれています。NEWAGEもそのうちのひとつですご 清 聴 ありがとうございました。

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