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104

RUN14

103

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102
10
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105

10

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102
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−500
0
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6

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ガス循環系

ベッセル

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-

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CH58
CH57
CH56
CH55

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CH62
CH60

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3

CH54
CH53

2

CH52
CH51
CH50
CH49
CH48

1.5

CH47
CH46
CH45
CH44
CH43

1

CH42
CH41
CH40
CH39

0.3

0.2

SF
5

0.1

CH38

0.5

CH37
CH36
CH35

0

CH34
CH33

0

CH32

0.2

0.4

0.6 0.8
1
Time (ms)

1.2

1.4

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241

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6

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CYGNUS/NEWAGE-TPC

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‫ݧ‬ɹ NEWAGE”[2] J. Lewin and P. Smith, Astroparticle Physics 6,
87 (1996).
[3] D. N. Spergel, Phys. Rev. D 37, 1353 (1988).

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[4] S. K Lee, A.H.G Peter, Journal of Cosmology
and Astroparticle Physics 04, 029 (2012)[5] A. Takada et al., Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A 573, 195(2007)[6] K. Nakamura et al., Prog. Theor. Exp. Phys.
2015, 043F01 (2015)[7] D. P. Snowden-Iﬀt, Review of Scientific Instruments 85, 013303 (2014)[8] N. Phan et al., Journal of Instrumentation 12,
P02012 (2017)[9] J.B.R. Battat et al., Physics of the Dark Universe
9-10, 1-7 (2015)[10] T. Ikeda et al., EPJ Web Conf. 174, 02006 (2018)