ダークマター検出器の だあくまたん 低圧ガスでの動作パラメータの最適化 京大理 中村 輝石 NEWAGE 低圧ガス ラドン除去システム 日本物理学会　2010秋季大会（九州工業大学） 2010/09/12 　ダークマター検出器の 　　低圧ガスでの動作パラメータの最適化 だあくまたん 京大理　　中村　輝石 谷森達、窪秀利、身内賢太朗 株木重人、Parker Joseph、岸本祐二、西村広展 黒澤俊介、岩城智 澤野達哉、谷上幸次郎、東直樹、松岡佳大 NEWAGE 低圧ガス ラドン除去システム まとめ

NEWAGE 到来方向に偏りがある 飛跡を捉える WIMP （ダークマター） μ-TPC 電子 原子核 μ-PIC CF4ガス 1) 電子 M=80GeV σ=0.1pb シミュレーション CF4ガス 原子核 40 WIMP WIND θ [count/3m3/year/bin] 原子核 20 μ-PIC 2) 2)μ-TPC ・・・ Micro Time Projection Chamber 1)μ-PIC ・・・ Micro Pixel Chamber -1 1 cosθ

現状＠神岡地下 40cm 方向に感度を持つ制限の更新 Phys.Lett.B686(2010)10 DAMA領域の 探索の為に 　現状＠神岡地下 40cm 方向に感度を持つ制限の更新 　　Phys.Lett.B686(2010)10 使用ガス：CF4　0.2atm DAMA領域の 探索の為に WIMP-陽子（SD）の制限曲線 σ[pb] 104 低BG　（×1/10） ラドン除去システム 低放射能なモノ選び 大型化　(×10) 60×60×50cm3　×2 低閾値　(100keV⇒30keV) 低圧ガス動作 102 1 10 102 103 mass [GeV/c2]

検出器 NEWAGE-0.3b （＠京都） ドリフトプレーン 60cm 50cm μ-PIC GEM ドリフト長：50cm 28cm 電圧：-3.32kV 50cm 60cm μ-PIC 電圧：515V ピクセル数：786×786 ピクセル間隔：400μm GEM 電圧：-450V/-230V 使用ガス：CF4　0.1atm

Expected sensitivities 　低圧ガスの利点（0.2atm ⇒ 0.1atm） 飛跡：長く（～2倍） 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 Expected spectrum 2 σ=1pb, M=100GeV, target:F counts/keV/kg/days 0.2atm 1 new threshold 0.1atm current threshold Expected sensitivities 長さ当たりのエネルギー1/2 ⇒　ゲイン2倍必要 ターゲット数1/2 50 100 150 200 keV

低圧ガスでの動作結果 前回 ゲイン不足 ⇒飛跡長が伸びて薄くなった電子を捉えきれず 今回 GEMの電圧を最適化し、ゲイン2倍を達成 　低圧ガスでの動作結果 252Cf 前回 ゲイン不足 ⇒飛跡長が伸びて薄くなった電子を捉えきれず 今回 GEMの電圧を最適化し、ゲイン2倍を達成 飛跡長が2倍になったことを確認 neutron 検出器 中性子とCF4の 弾性散乱イベント length hist length hist 0.2atm 0.1atm（今回） 0.1atm（前回） A.U. A.U. 0.2atm 0.1atm 0.2atm 0.1atm 前回 今回 cm cm

低圧ガスでの閾値 0.2atm 0.1atm DMの代わりに中性子を照射 シミュレーションデータは作成中 　低圧ガスでの閾値 252Cf DMの代わりに中性子を照射 シミュレーションデータは作成中 閾値：エネルギースペクトルがピークになるところ 100keV@0.2atm -> 50keV@0.1atm neutron 検出器 中性子とCF4の 弾性散乱イベント Energy Spectrum Energy Spectrum count count 0.2atm 0.1atm

ラドン除去システム ガス循環でラドン（BG源）除去 冷却 Rnを液化 活性炭 Rnを吸着 Rnの沸点：211K CF4の沸点：145K 　ラドン除去システム Rnの沸点：211K CF4の沸点：145K ガス循環でラドン（BG源）除去 冷却 Rnを液化 活性炭 Rnを吸着 検出器 (0.1atm CF4) 活性炭 円筒部 冷却機 183K 循環ポンプ 600ml/min 螺旋部 活性炭160g 　　・ 螺旋部：60g 　　・ 円筒部：100g

ラドンの除去能力 現行のシステムでラドンピーク：約1/3倍@10日目 ラドン除去能力は循環ポンプの流量が律束 ラドンレートの時間変化 　ラドンの除去能力 ラドンレートの時間変化 10日目のエネルギースペクトル ピークはラドンのα崩壊による Spectrum @ 10 days 活性炭なし 冷却活性炭 現行のシステムでラドンピーク：約1/3倍@10日目 ラドン除去能力は循環ポンプの流量が律束

まとめ 低圧動作の試験（0.2atm ⇒ 0.1atm） 飛跡：約2倍 エネルギー閾値：100keV->50keV 　まとめ 低圧動作の試験（0.2atm ⇒ 0.1atm） 飛跡：約2倍 エネルギー閾値：100keV->50keV ラドン除去システムの試験 ラドンピーク：約1/3倍@10日目 イメージキャラクター だあくまたん これから 角度分解能の解析 循環ポンプ流量の増強 低圧動作・ラドン除去システムの神岡導入 更なる低圧化　目標30Torr(0.04atm)