低バックグラウンド液体シンチレーション検出器を用いた宇宙暗黒物質の探索

使用低背景液体闪烁探测器寻找宇宙暗物质

• 批准号: 10740134
• 负责人: 伊藤 寛
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10740134/
• 关键词: dark matter; neutralino; liquid scintillation detector; low background; Dark Matter; Super Symmetry; Liquid Scintillator

銀河内の質量分布についての多くの実験が宇宙暗黒物質(Dark Matter)の存在を示的しているにも関わらず、光や電波等既存の観測方法では未だその正体をつきとめることは成功していない。この問題に対する魅力的な解として、超対称性理論で予想されるニュートラリーノと呼ばれる粒子が挙げられている。ニュートラリーノは広いパラメータ領域においてDark Matterとして要求される条件をクリアーすることが出来、また、ニュートラリーノの様なCDMの存在は、宇宙の構造進化を考える上でも、現在の宇宙構造を理解するのに都合が良い。もしニュートラリーノがDark Matterとして存在すれば、地球上に置いた検出器中の原子核との弾性散乱により検証することが可能である。ただし予想されるこの散乱の確率は非常に小さく、これを検出するには、出来るだけ断面積の大きな原子核を用いて、バックグラウンドを出来るだけ排除した測定を行なう必要がある。本研究では、測定に液体シンチレーション検出器を用いることを計画しており、天然の放射性同位元素によるバックグラウンドを避けるため、石英を用いた容器を製作し、低バックグラウンドの液体シンチレーション検出器を製作した。また、ニュートラリーノと原子核との散乱は原子核recoilを引き起こすので、Back Groundの多くを占める電子recoilによる信号を液体シンチレータの発光波形を用いて判別出来ることを確認した。また、光電子増倍管のDark Currentに起因するノイズも波形により判別出来ることを確認することができた。

尽管关于银河系中的质量分布的许多实验表明存在空间暗物质（暗物质），但它在现有的观察方法（例如光和无线电波）中已经成功。解决此问题的一个有吸引力的解决方案是一种称为Nutralino的粒子，这在超管制理论中是可以预期的。 Nutralino可以清除大型参数区域中的暗物质，而CDM的存在像Nutralino一样，可以理解当前的空间结构。如果新的拉里诺作为暗物质存在，则可以通过弹性散射在地球上探测器中的弹性散射来验证。但是，预期的散射概率很小，为了检测到它，必须使用尽可能大的核尽可能多地执行背景。在这项研究中，我们计划使用液体闪烁探测器进行测量，并生产了使用石英的容器，以避免具有天然放射性隔离的背景，并产生了低背的液体闪烁探测器。另外，由于中inino和核之间的散射会导致核后坐力，因此可以使用液体闪烁体的发射波形来确定占多个后地面的电子后坐力。还可以确认由光学多毛额的暗电流引起的噪声可以由波形确定。