NEWAGE 実験
description
Transcript of NEWAGE 実験
NEWAGE 実験
ダークマター検出器の 地上実験進捗
2010 年度 天体天文物理若手 夏の学校 宇宙線分科会 (豊橋)2010/08/04
谷森達、窪秀利、身内賢太朗株木重人、 Parker Joseph 、岸本裕二、西村広
展上野一樹、黒澤俊介、岩城智、高橋慶在
澤野達哉、谷上幸次郎、東直樹青野正裕、松岡佳大
• ダークマターとは• NEWAGE 実験• ラドン除去(低バックグラウン
ド化)• 低圧ガス(高感度化)
• まとめ
だあくまたん京大理 中村 輝石
ダークマターWMAP の CMB 測定 → 宇宙のエネルギーの 23 %は
非 バ リ オ ン ( ダ ー ク マター)
ダ ー ク マ タ ー の 有 力 候 補 ( 質 量 : 10 ~100GeV )原 子 核 を 反 跳 す る ! ( 反 跳 エ ネ ル ギ ー ~100KeV )
WIMP (Weakly Interacting Massive Particle)
WMAP/NASA
WIMP の 計 数 は 多 く て も ・ ・ ・ 1 [count/kg/day] 少な
い( J.D. Levin, P.F. Smith 1996 )
→ バックグラウンドを抑えることが重要
NEWAGE
原子核
WIMP(ダークマター)
電子
2)μ-TPC ・・・ Micro Time Projection Chamber1)μ-PIC ・・・ Micro Pixel Chamber
μ-TPC1)
μ-PIC2)
CF4 ガス
到来方向に偏りがある
飛跡を捉える
cosθ1-1 0
0
20
40
M=80GeVσ=0.1pb
θ
WIMP WIND
原子核
[count/3m
3 /year/bin]
シミュレーション
現状@神岡の地下• 低バックグラウンドの地下で実験
• 散乱断面積の制限曲線を引いた• 飛跡をとらえる実験で唯一• ダークマターはまだ見えない
• 更なる高感度化、低 BG化• ラドン除去システム• ガスの低圧化• 低放射能なモノ選び• 大型化• ・・・ etc
σ[pb]
102
1
104
102 10310mass [GeV/c2]
WIMP- 陽子( SD )の制限曲線
Phys.Lett .B686(2010)10
40cm
x
y
z
検出器 NEWAGE-0.3b (@京都) ドリフト長:
50cm
28cm
23cm
30cm
30cm
μ-PIC電圧: 515Vピクセル数: 786×786ピ ク セ ル 間 隔 :400μm
GEM電 圧 : -350V/-130V
ドリフトプレーン
電圧: -2.58kV
50cm60cm
ラドンのバックグラウンド
・ 検出器の壁などに微量に含まれるウランなどが崩壊・ 気体なのでチェンバー内に進入・ α 崩壊してバックグラウンドとなる
検出領域壁
Rn
URn
α崩壊
壁
12 [day]160
4000
084
2000
rate
[cou
nt/k
g/da
ys]
6000 6MeV ピークの時間変化
・・・実験データ
・・・フィッティング
冷却活性炭システム
ポンプポンプ流量:600ml/min
冷却( 183K ) ・・・ ラドンを液化活性炭 ・・・ ラドンを吸着
冷却機
検出器μ-TPC
CF4 Rn
CF4 Rn
CF4
活性炭
活性炭Rn
Rn
RnCF4
CF4
冷却温度:183K
活性炭:150g
12cm25cm
Rn の 沸 点 :211KCF4 の 沸 点 :145K
ラドン除去を確認
ラドン(6 MeV ピーク):1/10
・・・冷却活性炭システム
・・・活性炭なし
低圧ガスの利点( 0.2atm 0.1atm⇒ )
Expected sensitiviti
es
Expected spectrum
current threshold
new thresholdco
unts
/keV
/kg/
days
keV
0.1atm0.2atm
2000 10050 1500
1
2
• 低エネルギー(飛跡が短い) event を回収 ⇒ Energy Threshold :低下( 100keV ⇒50keV ) ⇒ Expected DM rate :増加(約 10 倍)
• 角度分解能向上
飛跡:長く(~ 2倍)
σ=1pb, M=100GeV, target:F
飛跡の伸びを確認
• 約 2 倍の長さ • 角度分解能の解析は今後
Energy vs Length @ 0.2 atm
Length(1MeV ~2MeV)
0.1 atm0.2 atm
Energy[keV]
Leng
th[c
m]
Length[cm]
A.U
.
Energy vs Length @ 0.1 atm
Energy[keV]
Leng
th[c
m]
10B+n → 7Li+4He ( Q 値2.3MeV )
まとめ
• これからは・・・• 角度分解能の解析• 長期運用の安定性• 神岡に導入! (今秋予定)• (イメージキャラクターの 3 次元モデリング)
• 冷却活性炭システム ラドン除去: 1/10
• 低圧ガス( 0.2atm 0.1atm⇒ )
飛跡:約 2 倍
イメージキャラクター「だあくまたん」
WIMP 杖
ゆらぎのドレ
ス