| 研究課題/領域番号 |
19H00686
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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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| 審査区分 |
中区分15:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
笹尾 登 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 特任教授 (10115850)
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| 研究分担者 |
宮本 祐樹 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 研究准教授 (00559586)
平木 貴宏 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 特任助教 (40791223)
原 秀明 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 特別契約職員(助教) (70737311)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
45,110千円 (直接経費: 34,700千円、間接経費: 10,410千円)
2022年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2021年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
2020年度: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円)
2019年度: 15,340千円 (直接経費: 11,800千円、間接経費: 3,540千円)
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| キーワード | dark matter / axion / dark photon / quantum coherence / 暗黒物質 / アクシオン / 超放射 / 電気四重極子遷移 / 量子干渉性増幅 / マクロコヒーレンス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
宇宙の約四分の一は暗黒物質から成り立っていると考えられるが、未だにその正体は謎である。量子色力学が内包する困難を解決するために導入された新粒子アクシオンは、暗黒物質の有力候補であり、本研究では暗黒物質としてのアクシオンを探索する。アクシオンは相互作用が極めて小さく、一般にその探索は困難であるとされてきた。本研究では、極性冷却分子と量子干渉性による増幅機構を利用して測定の感度を増し、理論の予言する結合定数に到達し得る感度でもって、質量領域 ma=25 (+/-) 0.01 [meV]のアクシオンを探索する。もし発見できないときは質量領域拡大の技術開発を行う。
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| 研究成果の概要 |
本研究では質量がmeV領域にある比較的軽い暗黒粒子(アクシオンあるいは暗黒フォトン)を、量子干渉性増幅機構と呼ばれる方法を用いて探索する。この目的に沿い、(1)セシウム原子を標的とし選択し、これを磁気光学トラップ技術を用い収集冷却した。(2)セシウム原子集団のコヒーレンスを測定するため、これに必要なパラメターである禁止遷移(8P-6P)の行列要素を実験により確定した。(3)更に希土類がドープされた結晶において周期的な超放射現象を発見した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
「暗黒物質の正体は何か？」この疑問に明快な答えを与えることは、宇宙論や素粒子論の将来を切り開く喫緊の課題となっている。本研究は量子干渉性増幅機構と呼ばれる方法を用い、比較的軽い暗黒粒子(meV質量領域)に対し感度のある探索方法を開発した。また周期的な超放射現象を発見した。この現象は我々の知る限り報告されておらずそれ自体興味深い。それとともに新たなコヒーレント光源に発展する可能性がありその点でも意義がある。
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