Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
暗黒物質（DM）は現代物理学の最大級の謎である。その起源は弱結合する素粒子群である可能性が高い。南部・ゴールドストーンらは自発的対称性の破れ(SSB)に伴う零質量のボゾン (NGB)の存在を予見した。NGBは様々な力学要因により、実世界では厳密に零質量とはならず擬NGB(pNGB)化する。そこで２光子に結合するpNGBに着眼し、複数の極短パルスレーザー光を真空下で集光衝突させ、軽いpNGBの共鳴を介する誘導散乱現象(真空内四光波混合)を探索した。真空内四光波混合とは、軽い場の共鳴を介するω1+ω2→共鳴→ω3+ω4という光子・光子散乱過程に相当する。四光波混合の反応率は、レーザー光子数の3乗に比例し、レーザー時間幅に反比例するため、近未来のレーザーの高強度化かつ高繰り返し化により感度が飛躍的に向上する。これまで、真空下でω=ω1=ω2を満たす単一レーザー集光による準平行光子・光子衝突系(QPS)において、ω4の混合集光により散乱の終状態を誘導する探索を実施してきた(生成光が縮退した四光波混合に相当。ω3=2ω-ω4の光子が探索すべき信号)。QPSは1eV未満のsub-eV質量域全体に感度を有するが、正面衝突系(HCS)と比較すると、ルミノシティー因子が減少するため、より低質量域の暗黒場探索には、より高強度のレーザーを必要とする。一方、HCSでは比較的低強度のレーザーを用いても結合に関してQPSと同程度以上の感度を見込める。QPSにおけるsub-eV質量域の暗黒場探索結果の一部は、arXiv: 2004.10637に投稿しPTEPに掲載が決定した。HCSにおけるeV質量域の暗黒場探索では、３つの同色ビームを衝突させる系を大気下で実装し、微弱擬似信号を時差と直線偏光状態により分離・検知する光学系を実証し、初のHCSにおける探索を始動した。その結果は物理学会にて公表した。
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (3 results) (of which Open Access: 3 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results, Invited: 9 results) Remarks (1 results)
Soryushiron Kenkyu
Volume: 28-3 Pages: 30-34
Proceedings of the PHOTON-2017 Conference
Volume: 1 Pages: 263-267
10.23727/CERN-PROCEEDINGS-2018-001.263
素粒子論研究・電子版
Volume: 28-1 Pages: 1-4
http://home.hiroshima-u.ac.jp/spphrs/
