1998 Fiscal Year Annual Research Report
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09102010
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
松木 征史 京都大学, 化学研究所, 助教授 (50037941)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
舟橋 春彦 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (00283581)
山本 克治 京都大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90191395)
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| Keywords | 宇宙 / ダークマター / アクツオン / 宇宙由来素粒子 / リドベルグ原子 / 超高感度マイクロ波検出 |
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| Research Abstract |
1) 既存の探索装置(CARRACK1)により、アクシオンの質量10μeV近辺約7%の領域を探索した。リドベルグ原子による光子検出と、極低温用マイクロ波増幅器とヘテロダイン法を用いた空洞内マイクロ波電力の検出とを比較することで、絶対検出効率を求めた。少なくとも、KSVZモデルに基づくダークマターアクシオンをテスト出来るだけの感度を得ている。さらに精密に絶対検出効率を決め、最終的なアクシオン・光子結合定数の限界値を決定することを行っている。
2) 探索を行いながら、装置系の改良も平行して行い、フィールドイオン化部の3次元電磁場解析シミュレーションに基づく電子検出効率の改善、安定した空胴冷却温度の実現などを達成した。
3) これらの探索・改善に伴った実験で、いわゆる空胴中での量子電気力学に関連する新しい結果が得られた。極低温(10mK領域)での原子と空胴内光子との相互作用に関して、従来に無い新しい結果が得られ、量子論に基づく計算結果と比較した。
3) 新探索装置(CARRACK2)を建設し、種々のテストを行った。新装量では、より効率の良いメタルポスト方式で空胴共振周波数を変化させている。リドベルグ原子励起用のレーザーと熱原子ビームはクライオスタット下部より水平に導入し、より取り扱い安い構造になっている。空胴の冷却、空胴共振周波数の微調整、レーザー励起によるリドベルグ原子生成、フィールドイオン化電子検出部の最適化、などのテストを行ったのち、質量6μeV領域のアクシオン探索を始めている。
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[Publications] M.Tada,S.Matsuki,K.Yamamoto,et al.: "CARRACK2-a new large-scale experiment to search for axions with Rydberg-atom cavity detector-" Proceedings of the International Workshop on axions,Gainsville,Florids,March 13-15,1998. Nuclear Physics B.(to be pubished). (1998)
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[Publications] K.Yamamoto and S.Matsuki: "Quantum analysis of the Rydberg atom cavity detector for dark matter axions" Proceedings of the International Workshop on axions,Gainsville,Florids,March 13-15,1998. Nuclear Physics B.(to be pubished). (1998)
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[Publications] S.Matsuki,H.Funahashi,K.Yamamoto,et al.: "Progress in Kyoto axion search experiment." Proceedings of the International Symposium on the Identification of Dark Matter in the Universe,Buxton,UK,September 7-11,1998. (to be pubished). (1998)
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[Publications] K.Yamamoto and S.Matsuki: "Quantum analysis of Rydberg atom cavity deetector for dark matter axion search" Proceedings of the International Symposium on the Identification of Dark Matter in the Universe,Buxton,UK,September 7-11,1998.(to be pubished). (1998)
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[Publications] K.Kishimoto,S.Matsuki,H.Funahashi,K.Yamamoto,et al.: "The CARRACK2 axion experiment" Proceedings of the International Symposium on the Identification of Dark Matter in the Universe,Buxton,UK,September 7-11,1998. (to be pubished). (1998)
