2017 Fiscal Year Research-status Report
電波望遠鏡を応用した新しい素粒子実験の開拓 ― 暗黒光子の探索
| Project/Area Number |
16K13809
|
|---|
| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
|---|
Principal Investigator |
小栗 秀悟 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 基礎科学特別研究員 (20751176)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 宇宙素粒子 / 暗黒物質 / 暗黒光子 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、暗黒物質の候補である、"暗黒光子"の探索実験を目的としている。電波望遠鏡を流用することで、スピーディに最先端の探索実験を行うことを計画している。
当初の計画では、CMB偏光観測用の電波望遠鏡GroundBIRDのみを用いて探索実験を行う予定であったが、これとは別の観測装置を利用できる機会があったので、少し先取りして暗黒光子探索を行った。利用した装置は、開発中の高感度ミリ波分光観測器"KUMODeS"で、本来は上空の水蒸気量を精密測定して突発的気象災害の予報を実現する装置である。すでにプロトタイプ装置が完成している。申請者は、学生を指導する形で、KUMODeSを用いた暗黒光子探索を行った。
測定は昨年度に行い、今年度は主に解析を行った。探索した暗黒光子の質量は1e-4eV付近である。光子と暗黒光子の結合の強さを表す混合確率に対して、この領域では初となる、1e-10台の上限値がつけられる公算である。現在論文を執筆中である。
また、KUMODeSを用いた、さらなる測定も進めている。高エネ研の長崎氏、東北大の服部氏とそこの学生、東大の井上氏らと協力し、より広い質量領域の測定も行った。こちらも現在解析を進めており近日中に結果をまとめる予定である。
並行して、GroundBIRDの開発も進めている。今年度から、検出器を望遠鏡に設置し、回転しながらのノイズ測定をし、性能評価を進めている。来年度中にカナリア諸島への設置を予定している。その設置後の試験運転時に、暗黒光子探索を行う予定である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していたGroundBIRDによる実験に加え、KUMODeSによる探索実験を並行して進めている。GroundBIRD実験は数ヶ月の遅れが出ており、探索開始は来年になるが、KUMODeSでは初期探索を終え、現在探索を拡大中である。全体的には順調に進展していると考えている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後も、GroundBIRDとKUMODeSの二本柱で探索を進める。
GroundBIRD望遠鏡は、来年の秋に移設予定であり、今年度中に観測を開始する。そのコミッショニングランの時に暗黒光子探索をする予定であり、年度内に解析まで終わらせる予定である。
一方で、KUMODeSは、現在執筆中論文に加え、未解析のより広い質量領域での測定データがある。今年度中に、その解析を進める予定である。また、装置は東北大に移設しさらなる測定を続ける計画もある。申請者は、解析に協力する形で関わっていく予定である。
|
| Causes of Carryover |
当初の予定では、今年度中に望遠鏡を移設し、暗黒光子の初期探索を行う予定であった。しかし、望遠鏡を設置するドーム建設が、業者の都合で遅れてしまい、設置が今年度になった。そのため、初期探索のために予定していた使用分が来年度に回った。
今年度中に望遠鏡を移設し、暗黒光子の探索を行う予定である。
|
