Search for Kaluza-Klein axion by using a 1000m underground gas detector

• Project/Area Number: 23K13116
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 細川 佳志 東京大学, 宇宙線研究所, 特任助教 (80785105)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2023: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: アクシオン / TPC / ガス検出器 / 余剰次元

Outline of Research at the Start

余剰次元を伝搬するアクシオン(KKアクシオン)は，素粒子物理学の謎である強いCP問題とゲージ階層性問題を同時に解決可能な未発見の素粒子である。太陽内部で生成され重力的に太陽系内に捉えられた太陽KKアクシオンは約10keVの質量と有限な寿命を持ち，その崩壊で放出される二光子を捉える事で地球でも観測の可能性がある。ガス検出器はガスの種類，圧力を選択することで二光子を分離して検出可能で，強力な背景事象除去能力が得られる。また崩壊事象頻度は有効体積のみに依存し，ガス検出器はその拡張性が高い。将来，低背景事象環境で1[m3・year]の観測が実現すれば，その存在が予言される領域へ到達できる。