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 1 実験概要 年研究報告 (New generation WIMP search with an advanced gaseous tracker experiment) 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
Goal: 暗黒物質の風を検出 （ 201? 年 ~ ） 低圧力 ( CF atm ) ・大質量 （ 1m 3 × N ） 現状 : CF atm ・ 30cm 角 １. NEWAGE 実験概要 WIMP WIND γ F F
μPIC 、マイクロ TPC “NEWAGE-0.3a” 40cm 検出部 X 読み出し (768ch) Y 読み出し (768ch) μPIC 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 FPGA 飛跡 処理回路
GEM(×10) TPC 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 に使わせて頂いております。 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
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 赤：神岡 青：地上 地下実験 keV count/keV/kg/days Kamioka RUN 年 月 0.52 kg ・ days BG × 制限更新も BG 低減必要 エネルギースペクトル 制限曲線
ガンマ線 エネルギー vs 長さで除去 除去率 8×10 (RUN5) エネルギー [keV] 飛跡長 [cm] 137Cs run 1cm 以上を除去 短い飛跡 ( 原子核 ) ： pulse width 短い 長い飛跡 ( ガンマ ) ： pulse width 長い 飛跡長の評価に FADC の波形を導入 除去率 3×10 -6 に改善 RUN8 ~
ラドン 常温活性炭 ~100g (TSURUMICOAL 2GS)) RUN6 ~ 6MeV ラドンレート ガスゲインの安定性 ×2 以上 ラドンレート ガスゲイン ガス循環システム
抵抗 検出された TPC 電場形成のた めのフッ素樹脂 検出限界以下 テフロン板 GEM μ-PIC μ-PIC 基板 テフロン板を用いた 代替 TPC ケージ 製作中 0.3mm 銅線 改良 内部放射能 ラドン検出器で material screening
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! BG を 1/10 にして 0.1m 3 year 当面の目標 BG を 1/100 にし て 1m 3 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
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 S ） 真空動作 Typical operation -375V 捕集 9V 逆バイアス 試料 Φ225 ｍｍ 150mm PIN 4 内部放射能 energy spectrum 214Po(U) 216Po(Th) 210 Po(U) 212Po (Th) time dependence 210Po 神岡の石 " 線源 "run
３ ガンマ線 現状：エネルギー VS 長さで除去 エネルギー [keV] 飛跡長 [cm] 137Cs run 1cm 以上を除去 エネルギースペクトル 137Cs run( 赤 ) BG run( 青 ) 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 FADC waveform によるカット 短い飛跡 ( 原子核 ) ： pulse width 短い 長い飛跡 ( ガンマ ) ： pulse width 長い エネルギー [keV] エネルギー 252Cf run 137Cs run pulse width[ns] pulse width/ エネルギー CUT γ 除去 (100keV) 8×10 -6 → 3×10 -6 に改善 ( 原子核 efficiency は 10% 以内のロス )