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低質量暗黒物質直接探索実験(仮称:3LDK)
(=Low threshold Low-Z detector for Low-mass Dark
matter search at Kamioka)
身内賢太朗(神戸大学) 鶴剛
(京都大学)
田中真伸(KEK)
村上武 (KEK)
熊木大介(山形大)
2014年3月27日日本物理学会第69回年次大会(東海大学)
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低質量(<10GeV)暗黒物質
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アリとゾウ
DAMIC (CCD 1g)
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低閾値 それだけ(低質量のDMに特化)
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低閾値 low Zの検出器(すべて半導体)もの ブローカー、プロ ターゲッ
ト電離エネルギー[eV]
枯れ度 特徴
CCD 鶴(京大) Si 3.65 ◎
SOIPIX 鶴(京大) Si 3.65 △→○ VETO可能
SiC 田中(KEK)、大島(原研高崎)
C, Si 7.8 △
ダイアモンド 田中(KEK)、金子(北大)
C 13 〇
有機半導体 田中(KEK)、熊木(山形大)
C ~8 ×
Ge(参考) Ge 2.96 ◎
大雑把にいってSignal ∝ (電離エネルギー)-1
もっと細かくは検出器容量、リーク電流なども関係
⇒ Siでth, BG 頑張るか CでBG頑張るか
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①Siで閾値をさらに頑張る
CCD (th=20eV)
DAMIC(CCD th=40eV)DAMA
XENON100
40eVは(2e rms)かなりすごい、上に半分にしても
それほど意味がない。
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②CCDの弱点:VETOをかけられない。をつく→SOIPIX (ピクセル読み出し) with 鶴氏(京大)
BGを落とせれば閾値が300eVでも戦える。
DAMIC(CCD th=40eV)Si(th=300eV, BG×1/1000)
DAMA
XENON100
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③Cで閾値は高めで戦う→有機半導体 SiC ダイアモンド
BGを落とせれば閾値が500eV(~3keVnr)でも戦える。
DAMIC(CCD th=40eV)C(th=500eV, BG×1/1000)
DAMA
XENON100
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ダイアモンド
• RAD HARD⇒T2Kのビームモニタとしても開発中
• CVD(Chemical Vapor Deposition)法という「安価な」製法
• O(100万円)/g 程度
• ! リーク電流の低減とコスト低減
SiC
• RAD HARD
• ! リーク電流低減と大質量化
もの プロ 電離エネルギー[eV]
枯れ度
SiC 大島(原研高崎)
7.8 〇
ダイアモンド 金子(北大) 13 〇
有機半導体 熊木(山形大)
~8 ×
金子さん嶋岡さん(北海道大学)
ダイアモンドノイズ評価用サンプル
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有機半導体
• 産業様にさまざまな物質が開発されている(具体例はまだ非公開)
• 空気中での安定度が問題
• 検出器としてはほとんど実績なし
• 半導体としての基礎特性の測定中→ 検出器としての試験へ
• !陽子の中性子BG
もの プロ 電離エネルギー[eV]
枯れ度
SiC 大島(原研高崎) 7.8 〇
ダイアモンド 金子(北大) 13 〇
有機半導体 熊木(山形大) ~8 ×
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京大 鶴
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京大 鶴
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京大 鶴
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これからだ。
4LDK、5LDK への拡張 : 新住人 募集中
Low BG
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