• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

物性物理を利用した暗黒物質探査

研究課題

研究課題/領域番号 23KJ0678
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金
応募区分国内
審査区分 小区分15010:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する理論
研究機関東京大学

研究代表者

SICHANUGRIST Thanaporn  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2023-04-25 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2025年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2024年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2023年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードdark matter / direct detection / solid-state physics / quantum sensor
研究開始時の研究の概要

To uncover new physics Beyond the Standard Model, I aim to develop theoretical formalism and design experiments concerning search of light/ultralight dark matter using excitation in solid-state system such as collective spin system and qubit.

研究実績の概要

Although there are observations that indirectly suggest the existence of dark matter (DM), there are no direct observations of DM, and its particle-physics properties are still unknown. I research on using a solid-state physics system as a quantum sensor to probe dark matter (DM) signals directly. I published 3 papers [1,2,3] about DM detection using magnets and qubits, and gave seminars and talks at several institutions and conferences in Japan (KEK, UOsaka), Taiwan (Summer Institute 2023), Thailand (Chulalongkorn University HEP group), and the United States (Aspen Winter Conference by Aspen Center for Physics).

Refs: [1] Phys.Rev.D 108 (2023), no.9, 095007, [2] Phys.Rev.Lett. 131 (2023), no.21, 211001, [3] arXiv: 2311.10413 [hep-ph]

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

I have researched satisfying the two directions planned regarding dark matter (DM) direct detection:
(1) Using nuclear spins to detect light/ultra-light DM (axion, hidden photon): I researched and published the theoretical framework and experimental design for DM detection using a magnet with strong hyperfine interaction as a sensor.

(2) Application of qubit to improve sensitivity of DM search: I also researched and published the proposal for the DM detection by observing the direct excitation of qubits. In particular, we propose observing the direct excitation of transmon from the effect of dark photons. Additionally, we propose using quantum circuits of quantum sensors to enhance the DM signal rate by coherently accumulating the information of DM before the qubit's state measurement.

今後の研究の推進方策

I am expanding the research on the possibility of using the ``shift current” phenomena in multi-ferroic condensed material as a dark photon sensor since it has extremely low noise compared to the usual optical receptors. I am also researching the analysis and measurement protocol for using entangled qubits to enhance the DM signal further including the effect of quantum error corrections and quantum entanglement.

I also aim to widen the study to other types of excitation in condensed matter, and to particles other than dark matter, e.g., graviton. The discussion of the possibilities to experimentally distinguish dark matter of different types is also on the plan.

報告書

(1件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Dark matter detection using nuclear magnetization in magnet with hyperfine interaction2023

    • 著者名/発表者名
      Chigusa So、Moroi Takeo、Nakayama Kazunori、Sichanugrist Thanaporn
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 108 号: 9 ページ: 095007-095007

    • DOI

      10.1103/physrevd.108.095007

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Detecting Hidden Photon Dark Matter Using the Direct Excitation of Transmon Qubits2023

    • 著者名/発表者名
      Chen Shion、Fukuda Hajime、Inada Toshiaki、Moroi Takeo、Nitta Tatsumi、Sichanugrist Thanaporn
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 131 号: 21 ページ: 211001-211001

    • DOI

      10.1103/physrevlett.131.211001

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantum Enhancement in Dark Matter Detection with Quantum Computation2023

    • 著者名/発表者名
      Chen Shion、Fukuda Hajime、Inada Toshiaki、Moroi Takeo、Nitta Tatsumi、Sichanugrist Thanaporn
    • 雑誌名

      arXiv

      巻: Fri, 17 Nov 2023 ページ: 1-7

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Wave-like Dark Matter Searches using Qubits2024

    • 著者名/発表者名
      Thanaporn Sichanugrist
    • 学会等名
      RIKEN iTHEMS DMWG (online)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Wave-like Dark Matter Searches using Qubits2024

    • 著者名/発表者名
      Thanaporn Sichanugrist
    • 学会等名
      Chulalongkorn University HEP Group
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Dark Matter direct detection using Qubits2024

    • 著者名/発表者名
      Thanaporn Sichanugrist
    • 学会等名
      Berkeley Week at University of Tokyo
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dark Matter Detection with Qubit excitation (poster presentation)2024

    • 著者名/発表者名
      Thanaporn Sichanugrist
    • 学会等名
      The Future of High Energy Physics: A New Generation, A New Vision at Aspen Center for Physics
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Detection of hidden photon dark matter using the direct excitation of transmon qubits2023

    • 著者名/発表者名
      Thanaporn Sichanugrist
    • 学会等名
      KEK Theory Center
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Detection of hidden photon dark matter using the direct excitation of transmon qubits2023

    • 著者名/発表者名
      Thanaporn Sichanugrist
    • 学会等名
      Osaka University Particle Physics Theory Group
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Dark matter detection using nuclear magnetization in magnet with strong hyperfine interaction2023

    • 著者名/発表者名
      Thanaporn Sichanugrist
    • 学会等名
      27th International Summer Institute on Phenomenology of Elementary Particle Physics and Cosmology
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2023-04-26   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi