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

去年の落し前

2009 年 2 月 25 日日経新聞　

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）

（電離 + 温度）

（光 + 電離）

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

XENON10

DAMA（ 2000 ）

CDMS

ZEPLINE 　II

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

WIMP WIND

γ

F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 　 3rd MPGD workshop陽子の飛跡で描いた「イメー

ジ」

252Cf（ NE45°　 zenith35° ）

10

Cos

q

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 cosq 分布

地下実験　 first results5400pb 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。