| 研究課題/領域番号 |
17H02883
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
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| 研究機関 | 東北大学 (2019)
東京大学 (2017-2018) |
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研究代表者 |
岸本 康宏 東北大学, ニュートリノ科学研究センター, 教授 (30374911)
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| 研究分担者 |
小川 泉 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (20294142)
山下 雅樹 東京大学, 宇宙線研究所, 特任准教授 (10504574)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円)
2019年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2018年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2017年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)
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| キーワード | 暗黒物質 / アクシオン / マイクロ波空胴 / フォトニック結晶 / 暗黒物質アクシオン / マイクロ波共振空胴 / アクシオン様粒子，ALP / ALP粒子 / 共振空胴 / 共振空洞 |
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| 研究成果の概要 |
本研究では，フォトニック結晶技術を用いて，基本モード(TM010)で共振する大型共振空胴を研究・開発した．フォトニック結晶は周期的に金属または高誘電体を配置した構造で，その周期によって共振周波数が決まり，空胴を大型化することが可能であり， 従って，高周波における暗黒物質アクシオン探索の最も大きな障害を克服することが可能である．
本研究では，TM010で共振する，大型フォトニック結晶空胴（２０㎝×２０㎝×２㎝×２段の空胴（5.7 GHz)）が実現した．これは単純な円筒空胴の約28倍であり，即ち，アクシオン探索において信号成分だけを28倍増幅する可能性を示した，画期的成果と言える．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
この宇宙には，我々の知る物質の約5倍の未知の物質「暗黒物質」が存在する．この暗黒物質の正体解明は，現代物理学・天文学における最大の課題である．暗黒物質の最有力候補の１つがアクシオンであり．この他にも，暗黒光子等数多くの候補が存在する．これらアクシオン，暗黒光子の検出では，非常に微弱なマイクロ波を共振空胴を利用して検出する必要がある．しかし，高周波領域では空胴サイズが小さくなり，感度向上が困難であった．本研究では，従来の約30倍の巨大空胴の開発に成功した．これは暗黒物質信号を約30倍することに相当し，マイクロ波を用いた暗黒物質探索において画期的な感度向上を実現する手法の開発に成功したと言える．
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