トラックからの方向反動の識別

方向性反跳粒子検出装置（DRIFT ）は、暗黒物質の主要な候補である弱い相互作用をする巨大粒子（WIMP）を検出するために設計された低圧負イオン時間投影チャンバー（NITPC）です。^[1]

現在稼働しているDRIFT検出器は2台ある。DRIFT-IIdはイギリスのノース・ヨークシャー州にあるブルビー鉱山のブルビー地下研究所の地下1100メートルに設置されており^{[2] 、DRIFT-IIeは}ロサンゼルスのオクシデンタル大学の地上に設置されている。

DRIFT 共同研究の最終的な目的は、暗黒物質ハローの特徴を示すのに十分な精度で WIMP 誘発核反跳飛跡を観測し再構築するための DRIFT 検出器の地下アレイを開発し運用することです。

WIMP検出

WIMP が通常の物質の原子と直接衝突したときに発生すると予想されるエネルギー付与を検出しようとする実験が世界中で数多く行われています。WIMP とターゲット物質内の原子核との間で発生すると予測される低エネルギーで極めて稀な相互作用を検出するには、超高感度の実験が必要です。DRIFT 検出器は、ターゲット物質として低圧ガスを使用する点で、大多数の WIMP 検出器と異なります。低圧ガスは、検出器内での相互作用により、固体または液体のターゲット物質を使用する検出器で見られる点状の相互作用と比較して、測定可能な長さのイオン化トラックが発生することを意味します。このようなイオン化トラックを 3 次元で再構築して、原因となった粒子の種類だけでなく、粒子がどの方向から来たのかを判断できます。この方向感度により、WIMP の明確な方向シグネチャによってその存在を証明できる可能性があります。

検出技術

DRIFT 検出器のターゲット材料は、1 m ³立方体のドリフトチャンバーで、二硫化炭素(CS ₂ ) と四フッ化炭素(CF ₄ )の低圧混合物 (それぞれ 30 および 10 torr (4.0 および 1.3 kPa )) で満たされています。WIMP は、二硫化炭素ガス中の硫黄または炭素原子の核と時折衝突し、核の反跳を引き起こすことが予測されます。エネルギーの高い反跳核はガス粒子をイオン化し、自由電子の経路を作成します。これらの自由電子は、電気陰性度のCS ₂分子に容易に付着し、 CSの軌跡を作成します。 −
2 イオン。ガスの体積はカソードによって半分に分割され、−34 kVで静電場が生成され、これらの負イオンはトラック構造を維持しながら検出器の両端のMWPC平面にドリフトします。ガス混合物に 1 torr (130 Pa) の酸素を追加することが、DRIFT 検出器の感知容積を完全に基準化する鍵となっています。

結果

DRIFT-IIdは2012年にスピン依存限界を発表しました。^[3]

参考文献

^ Universe 101.NASAウェブサイト Hinshaw, Gary F. (2010年1月29日) 2011年9月9日閲覧。
^ ボルビー地下科学施設
^ Daw, E.; Fox, JR; Gauvreau, J.-L.; Ghag, C.; Harmon, LJ; Gold, M.; Lee, ER; Loomba, D.; Miller, EH; Murphy, A.StJ.; Paling, SM; Landers, JM; Pipe, M.; Pushkin, K.; Robinson, M.; Snowden-Ifft, DP; Spooner, NJC; Walker, D. (2012 年 2 月)。「DRIFT-IId 方向性暗黒物質検出器によるスピン依存限界」。Astroparticle Physics 。35 ( 7 ) : 397–401。arXiv : 1010.3027。Bibcode :2012APh....35..397D。doi :10.1016/j.astropartphys.2011.11.003. S2CID 56335225.

外部リンク

DRIFTウェブサイト
ロンドンの科学博物館に展示されている DRIFT-I

北緯54°33′12″ 西経0°49′28″ / 北緯54.5534° 西経0.8245° / 54.5534; -0.8245

[1] Universe 101.NASAウェブサイト Hinshaw, Gary F. (2010年1月29日) 2011年9月9日閲覧。

[2] ボルビー地下科学施設

[3] Daw, E.; Fox, JR; Gauvreau, J.-L.; Ghag, C.; Harmon, LJ; Gold, M.; Lee, ER; Loomba, D.; Miller, EH; Murphy, A.StJ.; Paling, SM; Landers, JM; Pipe, M.; Pushkin, K.; Robinson, M.; Snowden-Ifft, DP; Spooner, NJC; Walker, D. (2012 年 2 月)。「DRIFT-IId 方向性暗黒物質検出器によるスピン依存限界」。Astroparticle Physics 。35 ( 7 ) : 397–401。arXiv : 1010.3027。Bibcode :2012APh....35..397D。doi :10.1016/j.astropartphys.2011.11.003. S2CID 56335225.