Transcript 次期地下実験用検出器の製作

JPS2013年次大会@広島大学 2013/03/27
NEWAGE実験24
中村輝石（京大理）
谷森達、身内賢太朗、窪秀利
Parker Joseph、水村好貴、水本哲矢
高田淳史、西村広展、澤野達哉
松岡佳大、古村翔太郎、中村祥吾
1．NEWAGE
2．次期地下実験の検出器
3．地下での試験運転
4．まとめ
New general WIMP search with an Advanced Gaseous tracker Experiment
暗黒物質の到来方向異方性
↓
反跳原子核の飛跡を捉えて暗黒物質検出
暗黒物質
μ-TPC
CF4ガス
2)
原子核
μ-PIC
・・・ Micro Time Projection Chamber
1)μ-PIC ・・・ Micro Pixel Chamber
2)μ-TPC
M=80GeV
σ=0.1pb
予想されるcosθ分布
電子
[count/3m3/year/bin]
1)
40
DM
θ
20
0
-1
Nucleus
0
cosθ
1
方向に感度を持つ制限の更新
Phys.Lett.B686(2010)10
WIMP-陽子（SD）の制限曲線
σ[pb]
DAMA領域の探索に向けた
感度向上
104
102
1
使用ガス：CF4 0.2atm
10
102
103
mass [GeV/c2]
現行
2013年
将来計画
ガス循環
常温活性炭
冷却活性炭
冷却活性炭
ガス
CF4 152 Torr
CF4 76 Torr
CF4 30 Torr
mode5
mode5
DAQモード mode3
検出器
NEWAGE-0.3a
NEWAGE-0.3b
（1m3）
3
3
（23×28×31 cm ） （30×30×41 cm ）
現行
2013年
将来計画
ガス循環
常温活性炭
冷却活性炭
冷却活性炭
ガス
CF4 152 Torr
CF4 76 Torr
CF4 30 Torr
mode5
mode5
DAQモード mode3
検出器
NEWAGE-0.3a
NEWAGE-0.3b
（1m3）
3
3
（23×28×31 cm ） （30×30×41 cm ）
angular resolution
青：76torr
赤：152torr
活性炭なし
冷却活性炭（10ml/min）
冷却活性炭（500ml/min）
detection efficiency
ガス交換からの日数
• 低圧ガス：thを50keVに
• ガス循環：Rnを1/10に
液面計
流量計
• 神岡は無人
• 冷却活性炭のガス循環⇒安
定動作と各種モニタが必須
液面計
読み
81
μ-PICのゲインのばらつきから
圧力変動の許容値は～6torr
圧力[torr]
78
221
冷却温度[K]
219
100
• 安定に動作中（約10日）
• モニタもOK
80
520
480
1日
液面[%]
流量[ml/min]
現行
2013年
将来計画
ガス循環
常温活性炭
冷却活性炭
冷却活性炭
ガス
CF4 152 Torr
CF4 76 Torr
CF4 30 Torr
mode5
mode5
DAQモード mode3
検出器
NEWAGE-0.3a
NEWAGE-0.3b
（1m3）
3
3
（23×28×31 cm ） （30×30×41 cm ）
•
•
•
•
より詳細な飛跡を得て、角度分解能の向上を目指す
前後判定のために10cm角で試験運用していたもの
30cm角用にFPGAを調整
全面でトラックが取れることを確認
XYコインシデンス
ストリップ
TimeOverThreshold
使用
mode5
取らない
全て
取得
NEWAGE-0.3b
mode3
取らない
全て
立ち上がりのみ
NEWAGE-0.3a
mode1
取る
最大、最小のみ
立ち上がりのみ
旧NEWAGE-0.3b
赤：mode5
青：mode3
緑：mode1
• トラックの例
現行
2013年
将来計画
ガス循環
常温活性炭
冷却活性炭
冷却活性炭
ガス
CF4 152 Torr
CF4 76 Torr
CF4 30 Torr
mode5
mode5
DAQモード mode3
検出器
NEWAGE-0.3a
NEWAGE-0.3b
（1m3）
3
3
（23×28×31 cm ） （30×30×41 cm ）
m-PIC
• サイズ : 30x30cm
• ピッチ : 400mm
GEM (8分割)
• サイズ : 31x31cm
• 厚み : 100mm
• 穴径 : 70mm
• ピッチ : 140mm
• 材質：LCP
31cm
ドリフトケージ
• 長さ：41cm
• 材質：PEEK
41cm
0-30
0-40
0-50
京都から神岡へ！
（3/11）
エレキ
μ-TPC
循環系
y
x
z
252Cf
cathode[cm]
全面動作試験
↓
μ-PIC、GEMは動いた
運搬時の破損なし
μ-PIC
μ-TPC
(30x30x40cm)
30cm
anode[cm]
cathode[cm]
下から熱中性子を照射し、
1.5MeVのα線でエネルギー校正
10Bを蒸着した
ガラス板
シミュレーション
[keV]
anode[cm]
[count/keV/kg/days]
[A.U.]
熱中性子照射で1.5MeVのα
（10B+n→7Li*+4He+1.5MeV）
[keV]
方向に感度を持つ暗黒物質探索実験NEWAGE
次期地下実験の検出器を作って搬入！
搬入した検出器
低圧ガス
• 0.1atmにより閾値50keV
ガス循環＋冷却活性炭
• ラドンレート：1/10以下
• 各種ステータスモニタ：規定値内
DAQ(mode5)
• 全hitデータを取得するDAQを使用開始
検出器
• ドリフト長40cm・PEEK素材で作製
今後
• 神岡地下でのバックグラウンド測定
• だあくまたん3Dモデリング
6/10-12 @富山
http://ppwww.phys.sci.kobe-u.ac.jp/~newage/cygnus2013/
まだだ、まだ終わらんよ