2018 Fiscal Year Annual Research Report
真空内四光波混合によるsub-eV暗黒場の高感度探索
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17H02897
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
本間 謙輔 広島大学, 理学研究科, 助教 (40304399)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阪部 周二 京都大学, 化学研究所, 教授 (50153903)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 暗黒物質 / 真空内四光波混合 / sub-eV |
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| Outline of Annual Research Achievements |
暗黒エネルギー(DE)、暗黒物質(DM)は現代物理学の最大級の謎である。特にDMの起源は弱結合する素粒子群である可能性が示唆されている。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(NGB)の存在を予見した。ヒッグス機構は、SSBを拡張した模型であり、同機構が検証されつつある現在、SSBの主導原理を多様な対称性に適用することは正統な潮流である。故に重いDMの探索と、その対極にある質量が零に近いNGBの一般的探索は、探索の両輪となる資格がある。本研究の最終目的は、２色(生成光+誘導光)の極短パルスレーザー光を真空中で混合集光し、真空起因の四光波混合過程の観測により、軽い暗黒物質となり得るsub-eV質量域の中性共鳴場を、これまで公表した探索結果と比べて高感度な条件で探索することにある。平成30年度は、第一に、新しい相互作用真空容器を用いた探索を実施するための光学系の調整及び真空度の調整のための手続きを整えた。第二に、探索における背景事象の定量化を重点的に行った。特に、集光点近傍から生じる原子起因の背景事象の定量化を過去に出版した時点の圧力よりも数桁低い領域まで進めた。その結果、原子起因背景光量が、圧力の２乗に依存するスケーリング、及び、その生成光と誘導光の偏光組み合わせ依存性が再確認された。その上で、比較的低強度のレーザーを用いて予備的探索を実施した。これらの結果は、それぞれ、レーザー学会及び日本物理学会にて報告した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
焦点付近から生じる背景事象以外に、光学素子起因の背景光をある程度予期していたが、実際には期待していたレーザー強度よりも弱い強度で光学素子起因の背景光が生じることが判明した。これについては、現在定量化を進めているが、差し引き方について、概ね方策が立った状況にある。2019年度には、この対策が盛り込まれる見込みである。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度は、予備探索の結果について論文執筆する予定である。その後、誘導光を短パルス化した探索を実施する。2020年度は、背景光が定量化できる範囲内で最高出力のレーザー強度にて探索を実施する。
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