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方向に感度を持つ暗黒物質探索実験： NEWAGE

方向に感度を持つ暗黒物質探索実験： NEWAGE. Ne w generation W IMP search with an a dvanced g aseous tracker e xperiment. 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. 内容 暗黒物質 探索実験 NEWAGE. Annu. Rev. Astron. Astrophys. 29(1991)409 . NASA WMAP TEAM. - 銀河の回転曲線（ 1930s ～）.

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方向に感度を持つ暗黒物質探索実験： NEWAGE

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Presentation Transcript

  1. 方向に感度を持つ暗黒物質探索実験：NEWAGE New generation WIMP search with an advanced gaseous trackerexperiment 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 内容 暗黒物質 探索実験 NEWAGE

  2. Annu. Rev. Astron. Astrophys. 29(1991)409 NASA WMAP TEAM - 銀河の回転曲線（1930s～） - 遠方銀河の重力レンズ効果（1990s～） 暗黒物質の歴史 - 宇宙マイクロ波背景輻射（2002～）

  3. - 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 暗黒物質の候補

  4. （電離+温度） ZEPILINEⅡ/Ⅲ XENON10/100　（Xe）ArDM ・WARP（Ar） ER検出（光） （光+電離） （光+温度） DAMA（NaI）　KIMS（CsI） 原子核 原子核 暗黒物質 HPGe CRESST（CaWO4） 反跳ER<～100keV ER検出（温度） ROSEBUD（LiF,） COUPP,SIMPLE,PICASSO（CxFx） CDMS（Ge） EDELWEISS（Ge） ER検出（電離） 暗黒物質の直接検出

  5. おもな実験の比較

  6. 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 • 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

  7. XENON10：液体キセノン

  8. XENON10 ガンマ線除去

  9. CDMS：ゲルマニウム

  10. DAMA/LIBRA • 唯一の“positiveresults“ を主張 • 1997～DAMAで主張　→　CDMS等に否定される • 2008年4月　LIBRAで再現 ! (Large sodium Iodide Bulk for RAreprocesses)

  11. 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

  12. BELLI@TAUP07 • DAMA/LIBRA • 250kgのNaIシンチレータ

  13. 大体+-2%程度の変動

  14. 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-INDEPENDENT DAMA（2000） SPIN-DEPENDENT ZEPLINEII DAMA CDMS XENON10 統計処理によるBGsubtraction

  15. PRL73(1994)1067 原子核飛跡 原子核飛跡＋ER DRIFT Anotherpieceofinformation

  16. 「方向性」の重要性

  17. 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 WIMP WIND 季節変動 F γ

  18. 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 40cm μPIC

  19. 飛跡検出、イメージング 陽子飛跡の例 30cm • 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 252Cf n Z(drift) 15cm 0cm -15cm -15cm 15cm X Y ガス：CF4+C4H10 （10％）　0.2気圧 252Cf（NE45°zenith35°） CF4+C4H10252Cf run n γ q p 0 Jan 27, 2007 3rd MPGD workshop γ 陽子の飛跡で描いた「イメージ」 1 Cos

  20. 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

  21. Cosθ 分布 (100-400keV) • 結果 • DMの信号は X2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

  22. 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 ・0.3m3年） NEWAGE2018(　新規開発読み出し方式　 ・3m3年）

  23. 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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