実験・技術

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実験技術

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2020/02/09 06:53 UTC 版)

「β細胞」の記事における「実験技術」の解説

糖尿病とβ細胞の機能不全の病理は世界中の多くの科学者によって研究が行われている。β細胞の機能の研究に用いられるツールは、技術の発達とともに迅速に拡大している。 例えば、トランスクリプトミクスによってβ細胞の遺伝子転写の包括的解析を行い、糖尿病と関連した遺伝子を探索することができるようになった。細胞の機能を解析するより一般的な機構としては、カルシウムイメージング（英語版）が挙げられる。カルシウムに結合する蛍光色素によって、インスリン放出に直接関与するカルシウムの活性をin vitroで可視化することが可能となった。β細胞の研究で利用される他のツールとしては、in vivo実験がある。β細胞特異的な毒性を有するストレプトゾシンやアロキサンを用いることで、in vivoで実験的に糖尿病を誘導することができる。また、2型糖尿病のモデルであるob/obマウス（英語版）やdb/dbマウス、1型糖尿病のモデルであるNODマウス（英語版）など、マウスやラットの糖尿病モデルが存在している。

実験技術

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/05/12 14:02 UTC 版)

「Weakly interacting massive particles」の記事における「実験技術」の解説

極低温結晶検出器–スーダン鉱山の極低温暗黒物質探索（CDMS）検出器で使用される技術は、複数の非常に冷たいゲルマニウムおよびシリコン結晶に依存している。結晶（それぞれホッケーパックのサイズ程度）は約50mKに冷却される。表面の金属（アルミニウムとタングステン）の層は、結晶を通過するWIMPを検出するために使用される。この設計は、WIMPによって「キック」される原子によって生成される結晶格子の振動を検出することを目的としている。タングステン遷移エッジセンサー（TES）は臨界温度に保たれているため、超電導状態になっている。大きな結晶の振動は金属に熱を発生させ、これは抵抗の変化によって検出可能である。 CRESST 、 CoGeNT 、およびEDELWEISSは、同様のセットアップを実行する。 希ガスシンチレータ– WIMPによって「ノックされた」原子を検出する別の方法は、シンチレーション材料を使用することである。これにより、光パルスが移動する原子によって生成され、多くの場合PMTで検出される。 SNOLABでのDEAPやLNGSでのDarkSideなどの実験では、高感度のWIMP検索のために非常に大きなターゲット質量の液体アルゴンを使用する。 ZEPLINとXENONは、キセノンを使用してより高い感度でWIMPを除外し、3.5トンの液体キセノンを使用するXENON1T検出器によってこれまでで最も厳しい制限が提供された。 さらに大型のマルチトン液体キセノン検出器として、 XENON 、 LUX-ZEPLIN 、およびPandaXの共同研究による構築が承認されている。 結晶シンチレータ–液体希ガスの代わりとなる、原理的により簡単なアプローチは、NaI（Tl）などのシンチレータ結晶を使用することである。このアプローチは、 DAMA / LIBRAによって採用されている。これは、WIMP検出と一致する信号の年次変調を観測した実験である（ § Recent limitsを参照）。 § Recent limits）。 ANAISやDM-Iceなど、いくつかの実験でこれらの結果を再現しようとしている。DM-Iceは、南極のIceCube検出器とNaI結晶を同時配置している。 KIMSは、シンチレータとしてCsI（Tl）を使用して同じ問題に取り組んでいる。 COSINE -100コラボレーション（KIMSグループとDM-Iceグループの統合）は、2018年12月にジャーナルNatureでDAMA/LIBRA信号の複製に関する結果を公開した。彼らの結論は、「この結果は、DAMAコラボレーションによって観察された年次変調の原因としてのWIMP-核子相互作用を除外している」というものだった。 2021年に、 ANAIS-112とCOSINE-100の新しい結果は、どちらもDAMA/LIBRA信号の再現に失敗した。 泡箱– PICASSO （超対称オブジェクトを検索するためのカナダのプロジェクト）実験は、カナダのSNOLABにある直接暗黒物質検索実験である。フロンをアクティブマスとして用いる気泡検出器を使用する。 PICASSOは、主にWIMPとフロン中のフッ素原子とのスピン依存相互作用に敏感である。トリフルオロヨードメタン（CF 3 I）を使用した同様の実験であるCOUPPは、2011年に20GeVを超える質量の制限を発表した。 2つの実験は2012年にPICOコラボレーションに統合された。 気泡検出器は、ゲルマトリックスに懸濁された過熱液体の小さな液滴を使用する放射線感受性デバイスである。 泡箱の原理を使用しているが、一度に相転移を起こすことができるのは小さな液滴だけなので、検出器ははるかに長い期間アクティブなままでいることができる。[要説明]電離放射線により液滴に十分なエネルギーが蓄積されると、過熱した液滴は気泡になる。気泡の発生には、圧電センサーによって検出される音響衝撃波が伴う。バブル検出器技術の主な利点は、検出器がバックグラウンド放射にほとんど影響されないことである。検出器の感度は、温度を変更することで調整できる。通常、15 °Cから55 °Cの間で動作する。 SIMPLEと呼ばれる、ヨーロッパでこの手法を使用した別の同様の実験がある。 PICASSOは、 19 Fでのスピン依存WIMP相互作用の結果（2009年11月）を報告している。24Gevの質量では、13.9 pb（90％CL）のスピン依存断面積で新しい厳密な限界が得られた。得られた限界は、スピン依存相互作用の観点から、DAMA/LIBRAの年次変調効果の最近の解釈を制限する。 PICOは2015年に計画されたコンセプトの拡張である。 他のタイプの検出器–低圧ガスで満たされたタイムプロジェクションチェンバー（TPC）は、WIMP検出のために研究されている。トラックからの方向性リコイル識別（DRIFT）コラボレーションは、WIMP信号の予測された方向性を利用しようとしている。 DRIFTは二硫化炭素ターゲットを使用する。これにより、WIMPの反動が数ミリメートル移動し、荷電粒子の軌跡が残る。この帯電したトラックは、 MWPC読み出し平面にドリフトされ、3次元で再構築され、原点の方向を決定できる。 DMTPCは、CF4ガスを使用した同様の実験である。 DAMIC（Dark Matter In CCDs）とSENSEI（Sub Electron Noise Skipper CCD Experimental Instrument）のコラボレーションでは、科学的な電荷結合デバイス（CCD）を使用して軽い暗黒物質を検出する。 CCDは、検出器ターゲットと読み出し機器の両方として機能する。 CCDの大部分とのWIMPの相互作用は、電子正孔対の生成を誘発する可能性があり、電子正孔対は、CCDによって収集および読み取られる。ノイズを減らし、単一電子の検出を実現するために、実験ではスキッパーCCDと呼ばれるタイプのCCDを使用する。これにより、同じ収集電荷の繰り返し測定を平均化できる。