強磁場とマイクロ波・超伝導技術が切り拓く，暗黒物質アクシオン探索のフロンティア

• Project Area: Investigation on the Origin and Evolution of Matter in the Universe by Extremely Rare Events: Frontire of Creating a New Insight on the Matte in the Universe
• Project/Area Number: 24H02239
• Research Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Transformative Research Areas, Section (II)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 岸本 康宏 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 教授 (30374911)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高田 卓 核融合科学研究所, 研究部, 助教 (30578109) ; 沓間 弘樹 東北大学, 工学研究科, 助教 (80939950)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2029-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥152,100,000 (Direct Cost: ¥117,000,000、Indirect Cost: ¥35,100,000); Fiscal Year 2025: ¥13,780,000 (Direct Cost: ¥10,600,000、Indirect Cost: ¥3,180,000); Fiscal Year 2024: ¥29,640,000 (Direct Cost: ¥22,800,000、Indirect Cost: ¥6,840,000)
• Keywords: 暗黒物質 / アクシオン / 超伝導アンプ / 大型超伝導磁石 / ヘリウム超流動クライオスタット

Outline of Research at the Start

宇宙には，正体不明の暗黒物質が存在する．その有力候補の 1つがアクシオンであり，本研究では，この探索を遂行する．先ず，既存の装置を用いて，理論的な予言が存在するにも関わらず未探索領域での大発見を狙いながら，より注目されている，高周波数領域での探査の開発・研究を行う．この開発・研究では，１）窒化物超伝導体を用いた共振器型のパラメトリックアンプ，２）独自のアイディアにより高周波領域に対応した共振空洞，3）強磁場で有りながら広い試料室を有するマグネットが鍵となる．これらをHe超流動冷凍機に導入し，これまで困難であった周波数領域の一部で，QCDアクシオンの探索を遂行する．