田中 雅士 (タナカ マサシ)

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所属

理工学術院 国際理工学センター(理工学術院)

職名

准教授(任期付)

学内研究所等 【 表示 / 非表示

  • 2020年
    -
    2022年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

学歴 【 表示 / 非表示

  • 1998年04月
    -
    2001年03月

    筑波大学大学院   物理学研究科   素粒子実験専攻  

学位 【 表示 / 非表示

  • 筑波大学   博士(理学)

経歴 【 表示 / 非表示

  • 2017年09月
    -
     

    早稲田大学   理工学術院   准教授

  • 2012年04月
    -
     

    早稲田大学   理工学研究所   次席研究員

  • 2011年09月
    -
     

    早稲田大学   非常勤講師

  • 2009年02月
    -
     

    高エネルギー加速器研究機構   博士研究員

  • 2001年05月
    -
     

    アルゴンヌ国立研究所   博士研究員

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所属学協会 【 表示 / 非表示

  •  
     
     

    宇宙線研究者会議

  •  
     
     

    高エネルギー物理学研究者会議

  •  
     
     

    日本物理学会

 

研究分野 【 表示 / 非表示

  • 素粒子、原子核、宇宙線、宇宙物理にする理論

  • 素粒子、原子核、宇宙線、宇宙物理にする実験

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • 暗黒物質

  • 素粒子実験

論文 【 表示 / 非表示

  • Liquid argon scintillation response to electronic recoils between 2.8-1275 keV in a high light yield single-phase detector

    M. Kimura, K. Aoyama, M. Tanaka, K. Yorita

    Physical Review D   102 ( 9 )  2020年11月  [査読有り]

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    We measure the liquid argon scintillation response to electronic recoils in the energy range of 2.82 to 1274.6 keV at null electric field. The single-phase detector with a large optical coverage used in this measurement yields 12.8±0.3(11.2±0.3) photoelectron/keV for 511.0-keV γ-ray events based on a photomultiplier tube single photoelectron response modeling with a Gaussian plus an additional exponential term (with only a Gaussian term). It is exposed to a variety of calibration sources such as Na22 and Am241 γ-ray emitters, and a Cf252 fast neutron emitter that induces quasimonoenergetic γ rays through a (n,n′γ) reaction with F19 in polytetrafluoroethylene. In addition, the high light detection efficiency of the detector enables identification of the 2.82-keV peak of Ar37, a cosmogenic isotope in atmospheric argon. The observed light yield and energy resolution of the detector are obtained by the full-absorption peaks. We find up to approximately 25% shift in the scintillation yield across the energy range and 3% of the energy resolution for the 511.0-keV line. The Thomas-Imel box model with its constant parameter ς=0.033-0.008+0.012 is found to explain the result. For liquid argon, this is the first measurement on the energy-dependent scintillation yield down to a few keV at null field and provides essential inputs for tuning the argon response model to be used for physics experiments.

    DOI

  • Measurement of the scintillation efficiency for nuclear recoils in liquid argon under electric fields up to 3 kV/cm

    Kimura, M., Tanaka, M., Washimi, T., Yorita, K.

    Physical Review D   100 ( 3 )  2019年  [査読有り]

     概要を見る

    We present a measurement of scintillation efficiency for a few tens of keV nuclear recoils (NR) with a liquid argon time projection chamber under electric fields ranging from 0 to 3 kV/cm. The calibration data are taken with Cf252 radioactive source. Observed scintillation and electroluminescence spectra are simultaneously fit with spectra derived from Geant4-based Monte Carlo simulation and an NR model. The scintillation efficiency extracted from the fit is reported as a function of recoil energy and electric field. This result can be used for designing the detector and for the interpretation of experimental data in searching for scintillation and ionization signals induced by WIMP dark matter.

    DOI

  • A tagged low-momentum kaon test-beam exposure with a 250L LAr TPC (J-PARC T32)

    T Maruyama and M Tanaka for JPARC T-32 collaboration

    Journal of Physics: Conference Series   308   012008 - 012008  2011年07月

    DOI

  • Recent Results from Liquid Argon R&D at KEK

    Masashi Tanaka

    Journal of Physics: Conference Series   308   012022 - 012022  2011年07月

    DOI

  • Measurements of argon-scintillation and-electroluminescence properties for low mass WIMP dark matter search

    M. Kimura, K. Aoyama, T. Takeda, M. Tanaka, K. Yorita

    Journal of Instrumentation   15 ( 8 )  2020年08月  [査読有り]

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    It has been demonstrated that the liquid argon scintillation detector is an excellent particle detector for use in various physics experiments, particularly those seeking evidence of WIMPs dark matter. The detector observes primary scintillation signal (S1) and/or secondary electroluminescence signal (S2). It is crucial that the properties of the detector are understood comprehensively so that such projects reduce systematic uncertainty and improve sensitivity. This work covers the recent measurements, taken using the liquid argon test facility at Waseda University, of the liquid argon scintillation and ionization responses for nuclear and electronic recoils. Additionally, a basic study of the gaseous argon luminescence signal, which involves the S2 signal, is presented herein. The luminescence process of the S2 signal, based on this measurement, is then discussed along with a suggested new mechanism called neutral Bremsstrahlung.

    DOI

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共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 極低放射能技術の最先端宇宙素粒子研究への応用

    新学術領域研究(研究領域提案型)

    研究期間:

    2019年06月
    -
    2024年03月
     

    南野 彰宏, 田中 雅士, 池田 一得, 竹田 敦, 岩田 圭弘, 伊藤 主税, 市村 晃一

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    本研究では、本領域「地下宇宙」が成功するために優先して進めるべき次の4つのテーマを、他の計画研究班と連携しながら進める。1. 世界初の中性子バックグラウンドの体系的理解(計画研究A02、B01、B02班と連携)2. 水やキセノンガス中からのラドン除去(計画研究A01、B01、B02、C01班と連携)3. 低バックグラウンド材料の選定(計画研究A01、A02、B01、B02、C01、D02班と連携)4. データベースを用いた測定結果の国内外への発

  • 超微粒子原子核乾板と超解像飛跡解析法による方向感度を持った暗黒物質探索実験

    基盤研究(A)

    研究期間:

    2018年04月
    -
    2022年03月
     

    中 竜大, 久下 謙一, 田中 雅士, 吉田 斉, 長尾 桂子, 佐藤 修

  • 高性能液体アルゴン検出器を用いた低質量暗黒物質探索

    基盤研究(B)

    研究期間:

    2018年04月
    -
    2021年03月
     

    田中 雅士

  • 原子核乾板による暗黒物質の検出 -グランサッソー地下における本格展開-

    基盤研究(A)

    研究期間:

    2017年04月
    -
    2020年03月
     

    中村 光廣, 中 竜大, 佐藤 修, 田中 雅士, 中野 敏行, 吉田 斉

     概要を見る

    超高解像度の原子核乾板により、宇宙の暗黒物質の衝突によって生じる~100nm長の反跳原子飛跡をとらえ、反跳方向の偏りを検出する事により、暗黒物質の直接検出を行う実験を推進している。
    本研究では、原子核乳剤製造装置を、LNGS地下に設置し、乳剤の製造・塗布・照射・現像を地下で一貫して行う体制を構築、低BGで背景事象の理解を進める。また並行して解析システム系の実装・運用を行い100 g級実験を遂行、世界初となる方向感度を持った探索による暗黒物質への制限を与えると共に、DAMA実験が信号を捕らえたとクレームしている領域をカバーする本格物理実験への課題を洗い出す。
    今年度は、LNGS地下で建設中のNEWSdm実験地下ファシリティの整備、低BG環境の構築を継続しておこなった。またグランサッソー地下へ持ち込む乳剤製造装置の制作・組み立てを名古屋でおこなった。
    中性子BGの計測関連では、HTS搭載による反跳飛跡検出アルゴリズムの高速化を図った。暗黒物質プロトタイプ実験に関しては、グランサッソー地下で10g規模の照射を行い現状のバックグラウンドレベルを測定した。また並行して信号/バックグラウンド選別に関して、過度の定着により、信号の飛跡は消滅するが、バックグラウンドは消えないことを確認し、この特徴を用いて逆に信号/バックグラウンドを選別するという手法を新たに発明し、方向性探索において世界最高感度を達成できる見込を得て、現在その評価を行っているところである。

  • 低バックグラウンド技術を応用した方向感度をもつ暗黒物質探索の基礎研究

    新学術領域研究(研究領域提案型)

    研究期間:

    2014年07月
    -
    2019年03月
     

    身内 賢太朗, 中 竜大, 田中 雅士, 中村 輝石

     概要を見る

    本研究は、新学術研究領域「地下素核研究」の計画研究の1つとして遂行、領域の技術的な基盤である「低バックグラウンド技術」を方向に感度を持つ暗黒物質探索へと応用するための基礎研究を目的とした。当初の予定通り、低バックグラウンド検出器(ガス検出器・原子核乾板)の開発に成功、地下実験室にて方向に感度を暗黒物質探索実験を行い、これまでよりも約1桁強い制限を与えた。また、バックグラウンド研究の一環として行った地下環境での中性子測定は、領域内の連携を得て新たな研究へと発展した。

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講演・口頭発表等 【 表示 / 非表示

  • 極低放射能技術の最先端宇宙素粒子研究への応用

    田中雅士  [招待有り]

    新学術「地下宇宙」2021年度領域研究会  

    発表年月: 2021年05月

  • ANKOK実験 (低質量暗黒物質探索)

    田中雅士  [招待有り]

    シンチレータ研究会 SMART2019  

    発表年月: 2019年11月

    開催年月:
    2019年11月
     
     
  • Studies on liquid argon S1 and S2 properties for low mass WIMP search experiments

    Masashi Tanaka

    16th International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics (TAUP2019)  

    発表年月: 2019年09月

    開催年月:
    2019年09月
     
     
  • 暗黒物質探索のための光読み出しTPC検出器

    田中雅士  [招待有り]

    アクティブ媒質TPC開発座談会  

    発表年月: 2019年03月

  • 中性子測定コンソーシアム

    田中雅士  [招待有り]

    第5回極低放射能技術研究会  

    発表年月: 2019年03月

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特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • 光信号と電子信号の組み合わせによる究極の液体アルゴン検出器の開発

    2020年   寄田浩平, 荒牧嗣夫, Georgia Karagiorgi, 小高裕和, 井上芳幸, 木村眞人, 青山一天, 高嶋聡

     概要を見る

    液体アルゴン(Ar)検出器は粒子検出器として優れた性能を持ち最先端の素粒子実験において用いられている。具体的には「ニュートリノ・核子崩壊実験」および「暗黒物質探索実験」という異なる2つの分野において大きな成功を収めているが、これはそれぞれAr検出器の「電子読み出し」および「光読み出し」の長年にわたる開発の成果といえる。申請者は2012年より暗黒物質探索・光読み出しに特化した液体Ar検出器の高性能化に取り組んでおり、世界最大検出光量の達成等の成果を上げている。申請者は長年の開発の経験から「電子読み出し」と「光読み出し」の組み合わせによりいままでの常識を超える性能を持つ検出器の開発が可能であると考えており、本研究においてその原理実証を行った。研究成果をPhysical Review Dや国内の学会・研究会において公表した。

  • 暗黒物質探索用液体アルゴン検出器のための高性能電源開発

    2018年  

     概要を見る

    近年の宇宙観測や理論の発展により、宇宙には未知の物質(暗黒物質: Dark Matter(DM))が存在することは確実視されている。DMは通常の物質(銀河等)の「約5倍」存在するにも関わらず、その正体は全くの謎である。早稲田大学では液体アルゴンを標的とし暗黒物質の直接検出を目指すANKOK実験を進めているが、この実験にをいては液体アルゴン中に 1 kV/cm以上の電場印加する必要がありそのため電源の開発が重要な開発要素となっている。本研究ではそのためのCW回路を用いた高性能電源の開発を行った。

 

現在担当している科目 【 表示 / 非表示

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社会貢献活動 【 表示 / 非表示

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メディア報道 【 表示 / 非表示

  • 特集:暗黒物質に異説「暗黒物質を捉える」

    新聞・雑誌

    日経サイエンス  

    2015年10月

  • 暗黒物質を観測へ 早大、世界最小装置で

    新聞・雑誌

    日本経済新聞  

    2016年10月17日朝刊