ガス飛跡検出器による暗黒物質探索実験
京大理 身内賢太朗
平成21年度東京大学宇宙線研究所
共同利用研究成果発表会
谷森達・窪秀利
株木重人・西村広展
服部香里・上野一樹
黒澤俊介・岩城智・井田知宏
(New generation WIMP search
with an advanced gaseous tracker
experiment)
1 実験概要
2 2009年研究報告
1.
NEWAGE 実験概要
Goal: 暗黒物質の風を検出
(201?年~)
低圧力 ( CF4 0.05 atm )・大質量 (1m3 × N)
現状:
CF4 0.2 atm ・30cm角
WIMP
WIND
γ
F
μPIC、マイクロTPC
“NEWAGE-0.3a”
検出部
X 読み出し
Y 読み出し
(768ch)
(768ch)
FPGA飛跡
処理回路
ガス検出器の特徴
原子核の飛跡検出(3次元)
ガンマ線バックグラウンド排除
μPIC
2.2009年研究費報告
共同研究予算:20万円配分中11万円使用
(神岡旅費11万円・運送費1万円)
神岡への直納品 神岡からの運送費
など他財源からの支出が難しいものに 有意義に使
TPC
わせて頂いております。
GEM(×10)
3.2009年研究報告
地下実験報告
Astroparticle Physics.31 (2009) pp185
Phys. Lett. B投稿中
地上での基礎実験
Kamioka RUN5
2008年10-12月
0.52 kg・days
BG × [email protected]
制限更新も
BG低減必要
BG STUDYと対策
ガンマ線
ラドン
内部α線
ガス検出器
特有のBG
count/keV/kg/days
地下実験
エネルギースペクトル
青:地上
赤:神岡
keV
制限曲線
ガンマ線
飛跡長[cm]
エネルギーvs長さで除去
除去率 8×10-6 @100keV
(RUN5)
137Cs run
1cm 以上を除去
RUN8 ~
エネルギー[keV]
飛跡長の評価にFADCの波形を導入
除去率 3×10-6
に改善
短い飛跡(原子核):
pulse width 短い
長い飛跡(ガンマ):
pulse width 長い
ラドン
RUN6 ~
•ガス循環システム
常温活性炭 ~100g
TSURUMICOAL 2GS))
ラドンレート
ガスゲイン
6MeVラドンレート ×1/10
@day15
ガスゲインの安定性 ×2 以上
内部放射能
•
ラドン検出器でmaterial screening
検出限界以下
検出された
μ-PIC
改良
0.3mm銅線
μ-PIC
基板
TPC 電場形成のた
めのフッ素樹脂
抵抗
テフロン板
GEM
テフロン板を用いた
代替TPCケージ
製作中
まとめ
地下実験 1st result を発表
BG低減のSTUDY、改善を実行中
DAMA (CDMS) is NOT
too far away!
当面の目標
BGを1/10にして
0.1m3 year
BGを1/100にして
1m3 year
2事象よりはこっちの方が、、、
Eur. Phys. J. C (2008) 56: 333–355
2005年 12月16日
宇宙線研究所共同利用研究会 身内賢太朗
4
内部放射能
静電捕集型Radon計 (NEWAGE RD-1)
SPEC(詳細は昨年秋のJPS身内)
SUS容器 肉厚3 内面電界研磨
Windowless PINフォトダイオード
(有効10mm角 S3590-02)
真空動作
Typical operation -375V 捕集 9V 逆バイアス
PIN
"線源"run
神岡の石
216Po(Th)
210
Po(U)
214Po(U)
150mm
energy spectrum
Φ225mm
試料
time dependence
210Po
212Po
(Th)
3
ガンマ線
飛跡長[cm]
現状:エネルギーVS長さで除去
137Cs run
1cm 以上を除去
エネルギースペクトル
137Cs run(赤)
BG run(青)
エネルギー[keV]
BG差っ引いて出した
電子飛跡の検出効率
8×10-6 :これを更に低
下させたい
VSガンマ線 TPC深さ方向の長さ
137Cs run
252Cf run
pulse width[ns]
pulse width[ns]
FADC waveform によるカット
エネルギー[keV]
エネルギー
CUT
短い飛跡(原子核):
pulse width 短い
pulse width/エネルギー
長い飛跡(ガンマ):
pulse width 長い
pulse width/エネルギー
γ除去(100keV)
8×10-6 → 3×10-6
に改善
(原子核efficiencyは10%以内のロス)
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ppt - 東京大学宇宙線研究所