暗鑌検出のための 方向感度を持った

暗黒物質(zhì)検出のための

方向感度を持った検出器の開発関谷洋之東京大學(xué)理學(xué)系研究科素粒子物理國(guó)際研究センターシンポジウム

２００２年２月１９日白馬暗黒物質(zhì)と検出器中の原子核との弾性散亂を利用予想されるEnergyスペクトル暗黒物質(zhì)の分布を仮定熱平衡狀態(tài)原子核による違い地球の公転による違いからスペクトルの差を見る暗黒物質(zhì)の検出方法証拠Neutralinoの場(chǎng)合ScalarCouplingSpinCoupling同じ條件で実験するのは難しいSpincoupling原子核による違いGalaxyrotation220km/s地球の公転30km/sDMは一様分布Modulationは小、systematicの影響大確実な大きな特徴地球の公転による違い（AnnualModulation）検出器中の原子核の反跳方向Ω(γ,φ)でみるMaxwell分布を仮定前方と後方で４倍以上の差暗黒物質(zhì)の風(fēng)向きExclusionplotアントラセン

CarbonRecoilBG1count/keV/day/kg有機(jī)単結(jié)晶シンチレーターアントラセンスチルベン単斜晶性結(jié)晶ab面で劈開シンチレーション効率に角度依存性がある中性子入射に対し

最大３０％の変化D.B.Oliver,G.F.Knoll,IEEETransNucl.Sci.NS15(1968)1221.9MeV3MeV利用方法１：

結(jié)晶軸を暗黒物質(zhì)の風(fēng)向きにあわせる発光効率最大の軸と最小の軸を銀河の回転方向に向け反跳エネルギースペクトルの変化を見る。アントラセンCarbonrecoilPhononとphotonの同時(shí)測(cè)定Θ:Debye

溫度アントラセン動(dòng)作可能～100K利用方法２：Scintillatingbolometerシンチレーション効率の角度依存性重荷電粒子でのみ発光量変化（e,γでは変化）反跳原子核では変化クエンチング（消光）が角度依存するBirksの式（荷電粒子によるエネルギー損失と発光量の関係）S:γによる発光効率kB：消光の割合角度依存γ（電子反跳）による発光量に対する割合Quenching

Factorの測(cè)定が必要反跳原子核反跳エネルギー反跳角度によるスチルベンについて測(cè)定したスチルベンシンチレーターの特徴NaIの３０％発光量最高放出波長(zhǎng)410nm減衰定數(shù)4.5ns（即発）分子性結(jié)晶で脆いPulseshapediscriminationが可能2cm5.3MeVα入射に対しc’軸方向発光量最小b軸（c’に対し９０°）最大最大３０％の変化H.Heckmann

et.al.Z.Phys165(1961)12クエンチングファクターの測(cè)定の原理線源（２５２Cf）を用いて中性子の散亂角、散亂前（後）のTOFから反跳角?反跳エネルギーが求まる。TOFTOFCftarget中性子カウンター方法CAMAC-DAQChargeADCを用いたPulseshapediscriminationPSD用の液シンBC501A反跳後のTOFのみ（諸般の事情により。。。）最初のCADC出力でTrigger2つのCADCを用いた

２ゲート法PulseshapediscriminationTotalgateγn２つの幅のゲートでの積分電荷量を比較スチルベンBC501A中性子イベントは遅発成分の発光が多いことを利用Fastgate結(jié)果TOFによるカット（γコンプトンイベント）スチルベンとBC501AでのPSDBC501Aの出力エネルギー＜反跳後のTOFから計(jì)算したエネルギーProtonrecoilスチルベン－BC501A間＝６０ｃｍEventselection本來(lái)は反跳前後のTOFからselectionすべきだが。。（c’に対し６０°）Quenchingfactor（c’に対し３０°）以前オシロスコープで測(cè)定した結(jié)果（c’に対し９０°）c’に対し大きい角度で反跳したほどQ.Fも大きい＞３０％＠７５０keVの変化（昔のαの実験とconsistent）Carbon

recoil（c’に対して６０°）見える見える見える角度依存性ももう少しthreshold下げてから。。。今後の予定低エネルギー領(lǐng)域（１００keV以下）で精度良く測(cè)定する必要候補(bǔ)300keV/1価

D(d,n)He(Q=2.5MeV)3MeV/1価

Li(ｐ,n)Be(Q=ー１．６MeV)パルスビームHighimpedance,Lowthresholddiscriminator(CAENN417)Ultralowwalkconstantfractiondiscriminator(ORTEC935)２つのPMTを用いたself-coincidencedarkcurrent減少、集光量増加加速器を用いて単色中性子ビームで測(cè)定立教大コッククロフトウォルトン加速器東工大タ