2021 Fiscal Year Annual Research Report
超伝導量子計測を使った電波分光で探る超軽量ダークマター - その実験手法の確立
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20K20427
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
田島 治 京都大学, 理学研究科, 准教授 (80391704)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
成瀬 雅人 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (10638175)
鈴木 惇也 京都大学, 理学研究科, 助教 (90795014)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ダークマター / 超伝導センサー / 電波分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
銀河の重力相互作用を支配する「ダークマター」。その正体解明にむけて様々な探索実験が進行しているが、決定打となる結果はまだない。そこで、従来の常識にとらわれない超軽量ダークマター“Dark Photon Cold Dark Matter”（略してDP-CDM）の可能性が注目されている。超弦理論やインフレーション宇宙論といった理論的同期があるにもかかわらず、従来の計測技術では探索困難な質量領域が広大にある。そのため、世界中の研究者が手をこまねいているのが現状である。本研究は、最新の超伝導計測技術を駆使して、この状況を打開する。最先端の超伝導量子型センサーと超伝導共振器を組み合わせた電波分光により、DP-CDMを探索する実験手法の確立を目指す。超伝導分光のパイオニアである海外協力者と共に、研究チームの先行実績と資産を活かし、国内では実例のない研究にチャレンジしている。
前年度に引き続き超伝導デバイスを評価する装置を使って、超伝導センサーに特有のノイズ（TLSノイズと呼ぶ）を評価・抑制する研究を行いその結果を論文発表した。超伝導分光に関しては、オンチップ・フーリエ分光方式に注目し、その試作と性能評価を引き続き行っている。
その他、超伝導センサーを用いない実験を先行して行い、74-110 μeVの質量領域において世界最高感度での探索を達成した。この感度においてもDP-CDMは依然として未検出であったが、本研究によって探索する質量領域が拡大できるという展望を得た。これは本研究提案時に掲げていたマイルストーンの達成を意味する。なお、この実験結果の論文を学術雑誌に投稿中である。
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