東京大学(東大)は5月12日、国際協力によって行われているダークマターの直接観測プロジェクト「XENONnT(キセノン・エヌ・ティー)実験」において、これまでの主要な探索対象であった重いダークマターとは異なる、より軽いダークマターの探索領域において、ニュートリノに起因する避けられないノイズとして知られる通称「ニュートリノの霧」がかかる質量領域内に感度が到達し、同領域において初となる“軽い”ダークマターの探索を実施したことを発表した。
同成果は、東大 宇宙線研究所の安部航助教が参加する、150名以上の国内外の研究者による国際共同研究チーム「XENON Collaboration」によるもの。詳細は、米国物理学会が刊行する機関学術誌「Physical Review Letters」に掲載された。
XENONnT実験は、イタリアのグラン・サッソ国立研究所の地下深くに位置し、宇宙線などによるノイズを極限まで排除した環境下で実施されている。この実験は、プロトタイプのXENON10(2006年～2007年)に始まり、XENON100(2008年～2016年)、XENON1T(2016～2018年)といった液体キセノンを用いた検出器によるダークマターの直接観測実験の4世代目にあたる。
2020年に本格稼働を開始したXENONnTは、“nT”が「new Ton」を意味し、前世代のXENON1Tが約3.2トンのキセノンを使用したのに対し、総計8.6トンもの超高純度液体キセノンを検出媒体として用いることで、飛躍的な感度向上を実現した。ダークマターは、我々の身体や星などを構成する通常物質とは重力以外では相互作用しないとされているが、極めて低い確率で原子核と衝突し、微弱な信号を生成する可能性が示唆されている。XENONシリーズの実験では、このごく稀な信号を捉えることを目指し、高感度な液体キセノン検出器によって観測が試みられている。
東大、国際ダークマター探索実験で「ニュートリノの霧」まで感度が到達
