ダークサイド（暗黒物質実験）

DarkSideコラボレーションは、弱相互作用性重粒子（WIMP）の形で暗黒物質を直接検出することを目指す大学や研究所の国際的な連携組織です。このコラボレーションは、イタリアのアッセルジにあるグランサッソ国立研究所で使用される一連の液体アルゴン時間投影チェンバー（TPC）の計画、構築、運用を行っています。検出器には、放射性同位体³⁹を排除するために、地下源^{[ 1 ]}からの液体アルゴンが充填されています。^{大気中のアルゴン原子の 10 15}兆個に 1 個を占めるAr 。 ^{[ 2 ]} Darkside -10 ( DS-10 ) プロトタイプは 2012 年にテストされ、 Darkside-50 ( DS-50 ) 実験は 2013 年以来稼働している。20トン (20,000 kg) の液体アルゴンを使用したDarkside-20k ( DS-20k ) は 2019 年現在計画されている。

Darkside-10プロトタイプ検出器には10kgの液体アルゴンが使用されていた。プリンストン大学 で製造され、そこで7ヶ月間稼働した後、2011年にグランサッソ国立研究所に移送された。この検出器は2011年から2012年にかけてグランサッソで稼働した。^{[ 3 ]}

ダークサイド50は、 46kgのアルゴンを標的質量として使用している。3年間の運転が計画されており、トン規模への拡張も提案されている。

1か月の運転を用いた初期結果は2014年に報告された。^{[ 4 ]} スピン非依存限界は、 大気アルゴンへの1422 kg×日の曝露を用いて設定された。断面積限界は 100 GeVのWIMPに対して6.1 × 10 ⁻⁴⁴ cm ^2が 見出された。^{[ 4 ]}

以下の大学の物理学科には、DarkSideのメンバーが所属しています。

• オーガスタナ大学（アメリカ合衆国）
• ブラックヒルズ州立大学（アメリカ合衆国）
• ドレクセル大学（アメリカ合衆国）
• フェルミ国立加速器研究所（米国）
• シカゴ大学（アメリカ合衆国）
• プリンストン大学、アメリカ合衆国
• テンプル大学（アメリカ合衆国）
• アーカンソー大学（アメリカ合衆国）
• アルバータ大学（カナダ）
• カリフォルニア大学ロサンゼルス校（アメリカ合衆国）
• カリフォルニア大学デービス校（アメリカ合衆国）
• ヒューストン大学（アメリカ合衆国）
• マサチューセッツ大学アマースト校（アメリカ合衆国）
• ハワイ大学（アメリカ合衆国）
• バージニア工科大学、アメリカ合衆国
• ウィリアムズ大学（アメリカ合衆国）
• フォート・ルイス大学（アメリカ合衆国）
• ユニバーシティ・カレッジ・ロンドン（イギリス）
• オックスフォード大学（イギリス）
• ロイヤル・ホロウェイ・ロンドン大学、イギリス
• INFN –国立グラン・サッソ研究所、イタリア
• INFN –ジェノバ大学、イタリア
• INFN –ミラノ大学、イタリア
• INFN –ナポリ大学、イタリア
• INFN –ペルージャ大学、イタリア
• INFN –カリアリ大学、イタリア
• GSSI –グラン・サッソ科学研究所（イタリア）
• CERN（欧州原子核研究機構、スイス／フランス）
• ヤギェウォ大学（ポーランド、クラクフ）
• ベルゴロド州立大学、ロシア
• 合同原子核研究所、ドゥブナ、ロシア
• ロモノーソフ・モスクワ国立大学、ロシア
• ノボシビルスク州立大学、ロシア
• RRCクルチャトフ研究所、ロシア
• ロシア、モスクワ、国立研究原子力大学
• 理論実験物理学研究所、モスクワ、ロシア
• サンクトペテルブルク原子核物理研究所、ガッチナ、ロシア
• ウクライナ国立科学アカデミー原子力研究所、キエフ、ウクライナ

• Akimov, D.; et  al. (2012). "DarkSide-10における光収量：暗黒物質探索のためのプロトタイプ二相液体アルゴンTPC". arXiv : 1204.6218v1 [ astro-ph.IM ].
• Back, HO; et  al. (2012). "地下源からの低放射能アルゴンの大規模生産の初成功". arXiv : 1204.6024 [ astro-ph.IM ].
• Back, HO; et  al. (2012). "低放射能地下アルゴン用極低温蒸留塔の最初の試運転". arXiv : 1204.6061v2 [ astro-ph.IM ].
• Xu, J.; et al. (2015). "深層地下源からのアルゴン中の 微量^{39Ar含有量の研究".} Astroparticle Physics . 66 : 53–60 . arXiv : 1204.6011 . Bibcode : 2015APh....66...53X . doi : 10.1016/j.astropartphys.2015.01.002 . S2CID 117711599 . 
• Wright, Alex; Mosteiro, Pablo; Loer, Ben; Calaprice, Frank (2011). "暗黒物質実験のための高効率中性子拒否装置". Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A . 644 (1): 18– 26. arXiv : 1010.3609 . Bibcode : 2011NIMPA.644...18W . doi : 10.1016/j.nima.2011.04.009 . S2CID 118467340 . 
• DarkSide Collaboration、「DarkSide-50提案書（2013年2月24日にWayback Machineにアーカイブ）」（2008年）。
• Galbiati, C.; et  al. (2008). "低レベルの放射性^39Arを含む地下アルゴンの発見とWIMP暗黒物質検出器への応用可能性". Journal of Physics: Conference Series . 120 (4) 042015. arXiv : 0712.0381 . Bibcode : 2008JPhCS.120d2015G . doi : 10.1088/1742-6596/120/4/042015 . S2CID 118355785 . 

• 公式サイト