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方向に感度を持った暗黒物質探索実験 NEWAGE
New generation WIMP search with an advanced gaseous tracker experiment
京都大学・宇宙線研究室身内賢太朗
( 6 年連続 12 回目)
内容
暗黒物質直接探索実験 方向感度を持つ実験 NEWAGE
最新結果 to appear in Physics Letters B (arXiv:10021794) 検出器 Astroparticle Physics 31 (2009)185地上実験 Physics Letters B 654 (2007) 58実験提唱 Physics Letters B 578 (2004) 241
方向に感度を持った暗黒物質探索実験 NEWAGE
New generation WIMP search with an advanced gaseous tracker experiment
京都大学・宇宙線研究室身内賢太朗
内容
暗黒物質直接探索実験 方向感度を持つ実験 NEWAGE
最新結果 to appear in Physics Letters B (arXiv:10021794) 検出器 Astroparticle Physics 31 (2009)185地上実験 Physics Letters B 654 (2007) 58実験提唱 Physics Letters B 578 (2004) 241
暗黒物質の風来末
暗黒物質直接探索実験
2010 年 2 月 15 日第 16 回 ICEPP シンポジウム
CDMS 「 12 月 17 日に結果発表します」世界中の憶測合戦。結局 2 事象 ( 両方 BG である可能性は23%)
CDMS2 preprints(arXiv0912.3592)
CDMS230g×19 ケ Ge 結晶ガンマ線 BG 除去2 事象 ( 両方とも BG23%)
制限 10-43~10-44[cm2] CDMS2 preprints(arXiv0912.3592)
暗黒物質の直接検出
ER 検出(光)
ER 検出(電離)
DAMA ( NaI ) KIMS ( CsI )XMASS ( Xe )
ER 検出(温度)
原子核原子核
暗黒物質
ROSEBUD ( LiF ) ,COUPP,SIMPLE,PICASSO (CxFx )
HPGe
CDMS ( Ge )EDELWEISS ( Ge )
CRESST( CaWO4 )
ZEPILINE /Ⅱ ⅢXENON10/100 ( Xe )ArDM ・ WARP ( Ar )
(光 + 温度)
反跳ER< ~ 100keV
DAMA/LIBRA唯一の“ positive results“ を主張1997 ~ DAMA で主張 → CDMS 等に否定される2008 年 LIBRA で再現 !
CDMS2 DAMA(-2002)
LIBRA(2003-2007)
detector Ge NaI NaI
Mass 0.23kg×19 9.7kg×9 9.7kg×25
time 合計半年程度 7 yeas 4 years
exposure 612 kg days 0.29 ton year 0.53 ton year
(Large sodium Iodide Bulk for RAre processes)
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
DAMA/LIBRA250kg の NaI シンチレータ
BELLI@TAUP07
大体 +-2%程度の変動
2008 年 6 月 1 日第二回学術会議シンポジウム 身内賢太朗
SPIN-INDEPENDENT
SPIN-DEPENDENT
統計処理による BG subtraction
世界の暗黒物質探索:まとめDAMA を見るなら SD が面白い状況
方向感度を持つ実験
第四の情報:原子核飛跡
原子核飛跡
原子核飛跡+ ER
DRIFT
PRL73(1994)1067
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
WIMPWIMP
WIND WIND
γ γ
FF季節変動
CYGNUS
デネブまでは1500 光年程度
10 万光年
方向に感度を持った暗黒物質実験の workshop2007 年に初回を立ちあげ、 2009 年 5 月に 2 回目
@CYGNUS2009 ( MIT )
"WHITE PAPER"(International Journal of Modern Physics A Vol. 25, No. 1 (2010) 1-51 )
世界の実験DRIFT (英)
DM-TPC (米)NEWAGE (京大)
MIMAC (仏)NIT (名大)
NEWAGE
最新結果 to appear in Physics Letters B (arXiv:10021794) 検出器 Astroparticle Physics 31 (2009)185地上実験 Physics Letters B 654 (2007) 58実験提唱 Physics Letters B 578 (2004) 241
2010 年 2 月 15 日第 16 回 ICEPP シンポジウム
日経新聞 ( 昨日 )
NEWAGE実用的なサイズの MPGD ◎初の制限◎ガス循環システム 〇原子核の前後判定 △バックグラウンドレベル△
そして NEWAGE京大で開発した「 μPIC 」検出器30cm 角検出器で地下実験中CF4 ガス SD 探索
40cm
検出器
NEWAGE-0.3a
ガス部
μPIC
Jan 27, 2007 Jan 27, 2007 3rd MPGD 3rd MPGD workshopworkshop陽子の飛跡で描いた「イメー
ジ」
252Cf( NE45° zenith35° )
10
Cos
n
p
CF4+C4H10
252Cf run
陽子飛跡の例
n252Cf
YX-15cm
15cm
15cm
-15cm
30cm
Z(drift)
0cm
• 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
飛跡検出、イメージング
γ
γ
ガス: CF4+C4H10 ( 10 %) 0.2 気圧
地下実験 first results
観測 0.524 kg ・ daysスペクトル地上の 1/5 程度:新たな BG
スカイマップフラットな cos 分布
地下実験 first results
5400pb for 150GeV
まだまだに見えるが、、、
BG を 1/10 に低減0.1m3 年 の観測すれば、
NEWAGE2014 (BG×1/10 ・ 0.1m3 年)
NEWAGE 2019 ( BG×1/100 ・1m3 年)
3σ での到来方向非対称性検出感度
NEWAGE のこのさきSTEP① DAMA 領域の探索へ O(1m3)
STEP② CDMS 領域へ O (100m3)
NEWAGE もっと将来計画
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。