本計画研究は、超大型液体キセノン検出器 XENONnT を用いて、暗黒物質がキセノン原子核を反跳する現象を捉えることを目的としています。特に本計画では、偽の暗黒物質事象を形成する中性子事象を排除するため、中性子カウンターの高感度化を行い、暗黒物質の発見感度を 1 桁向上を行います。我々の研究グループではこれまでにその設計・制作を主導し、純水を用いた中性子排除効率として世界最高性能を達成してきました。本研究では C01 班により神岡地下で培われたガドリニウム水の技術を導入するとともに、深層学習を用いた解析法を確立し、中性子排除効率を 4 倍改善したいと考えています。これにより、約 20倍の観測データを用いて核子との散乱断面積として世界最高感度の2×10^-48cm²を達成したいと考えています。
　また本研究では、A01・C01 班とも連携して太陽・超新星ニュートリノの観測も行い、keV 低エネルギー領域において新たなニュートリノ天文学の開拓を行います。XENONnT 実験で暗黒物質の兆候がみられた場合、より高感度な検出器を実現し、その背後に潜む物理の解明が必要となります。この実現により低放射能な検出器の実現が不可欠で、D01 班と連携しさらなる高感度化を行います。また E01 班と連携し暗黒物質の性質を解明するための新たな解析法の確立も行います。

代表者

風間慎吾　Shingo, KAZAMA

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名古屋大学　准教授　宇宙素粒子実験
統括


分担者

森山茂栄　Shigetaka, MORIYAMA

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東京大学　教授　宇宙素粒子実験
装置開発

Kai, MARTENS

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東京大学　准教授　宇宙素粒子実験
装置開発

小林雅俊　Masatoshi, KOBAYASHI

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名古屋大学　特任助教　宇宙線素粒子実験
データ解析

安部航　Ko, ABE

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東京大学　助教　宇宙線素粒子実験
データ解析

中村正吾　Shogo, NAKAMURA

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横浜国立大学　准教授　宇宙素粒子実験
検出器開発