2015 Fiscal Year Annual Research Report
ＳＰｒｉｎｇ－８ 放射光を用いた ｍｅＶ－ ｅＶ 領域のアクシオン検出
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13J07172
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
稲田 聡明 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | アクシオン / X線 / パルス磁場 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
QEDを超えた物理に起因するアクシオンなどの未発見素粒子を探索している．これらの粒子は磁場中で光子と弱く相互作用すると考えられているため,X線→未知粒子→X線と変換して探索する.
磁場を発生する電磁石が本探索の最も重要な技術であり，過去の実験ではレーストラック型の超伝導磁石が用いられてきた．しかし超伝導磁石で発生可能な磁場強度は線材であるNbTiの臨界磁場で制限され，安定運転の範囲では約8Tが限度である．そこで本研究では更なる強磁場を得るためにパルス磁石を使用する．近年ソレノイド形状においては単一コイル型によって85Tを超える磁場発生が可能となっている．磁場長の要件から本研究ではレーストラック形状の磁石を開発している．磁石一つあたりの磁場長20cmのものを複数直列に用いることで全体の磁場長の拡大を図る．
現在，ピーク磁場10T，全磁場長0.8m，繰り返し0.2Hzという性能の磁場発生システムの構築に成功している．磁場発生の繰り返し性能は統計量の拡大において重要であり，通常のパルス磁石が1mHzの水準である点を踏まえると既に2桁もの向上が達成されている．またこのような高繰り返しの磁石運転に必要なパルス電流の供給源として，充電エネルギー30kJ，充電電圧4.5kVのコンデンサ放電型電源を独自設計して製作した．
開発した可搬型パルス磁場システムを2015年11月にSPring-8 BL19LXUへ輸送し，世界初となるパルス磁石とX線を用いたアクシオンの探索実験を行った．取得された正味2日分のデータを解析したところアクシオン由来の有意な信号は観測されず，二光子との結合定数に対して2.5e-4 GeV-1 (ma<100 meV)という制限を得た．これは過去のX線を用いた先行実験による制限を5.2倍更新し，高繰り返しレーストラック型パルス磁石という新技術の有用性を示す結果となっている．
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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