真空内四光波混合によるアクシオン探索

• 研究課題/領域番号: 25287060
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 本間 謙輔 広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (40304399)
• 研究分担者: 阪部 周二 京都大学, 化学研究所, 教授 (50153903)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円); 2015年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2014年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2013年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
• キーワード: アクシオン / 擬スカラー場 / 暗黒物質 / レーザー / 真空内四光波混合 / 暗黒エネルギー

研究成果の概要

宇宙の暗黒物質源となり得るアクシオン的な未知の素粒子を２色レーザーを同軸上で混合することにより探索した。この探索は、一色目のレーザー光により未知粒子を生成し、同時に２色目のレーザー光により誘導崩壊させる手法「真空内四光波混合」に基づいている。探索の結果、統計的に有意な信号が得られなかった。この探索結果は、２つの論文として出版した。最初の探索結果は、この独創的な手法に基づく史上初の試みに相当する。

研究成果

• [国際共同研究] ELI-NP(ルーマニア)
• [国際共同研究] IZEST, Ecole Polytechnique(フランス)
• [雑誌論文] Search for sub-eV scalar and pseudoscalar resonances via four-wave mixing with a laser collider (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Hasebe, K. Homma, Y. Nakamiya, K. Matsuura, K. Otani, M. Hashida, S. Inoue, S. Sakabe
  • 雑誌名: Prog. Theor. Exp. Phys. 2015, 073C01 巻: なし 号: 7 ページ: 073C01-073C01
  • DOI: 10.1093/ptep/ptv101
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The first search for sub-eV scalar fields via four-wave mixing at a quasi-parallel laser collider (2014)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Homma, Takashi Hasebe, Kazuki Kume
  • 雑誌名: Progress of Theoretical and Experimental Physics 巻: 083C01 号: 8 ページ: 1-25
  • DOI: 10.1093/ptep/ptu087
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Perspective to search for sub-eV neutral boson resonances with stimulated laser colliders (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Homma
  • 雑誌名: The European Physical Journal Special Topics 巻: 223 号: 6 ページ: 1131-1137
  • DOI: 10.1140/epjst/e2014-02164-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] ELI-NPでの真空内四光波混合探索へ向けた現状と課題 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長谷部孝、本間謙輔、中宮義英、松浦佳代、橋田昌樹、井上俊介、阪部周二
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大学泉キャンパス
  • 年月日: 2016-03-22
• [学会発表] 高強度レーザー場を用いた素粒子物理学の新展開 (2016)
  • 著者名/発表者名: 本間謙輔
  • 学会等名: 第36回レーザー学会シンポジウム
  • 発表場所: 名城大学天白キャンパス(2016.1.11)
  • 年月日: 2016-01-11
  • 招待講演
• [学会発表] 四光波混合を用いた暗黒物質候補粒子の探索結果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長谷部孝、本間謙輔、中宮義英、松浦佳代、橋田昌樹、井上俊介、阪部周二
  • 学会等名: 第36回レーザー学会年次大会
  • 発表場所: 名城大学天白キャンパス
  • 年月日: 2016-01-10
• [学会発表] 真空内四光波混合による暗黒場探索の現状と展望 (2015)
  • 著者名/発表者名: 本間謙輔
  • 学会等名: 新学術領域研究会テラスケール2015
  • 発表場所: 東京工業大学岡山キャンパス
  • 年月日: 2015-12-22
  • 招待講演
• [学会発表] Search for sub-eV dark fields at stimulated laser colliders (2015)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Homma
  • 学会等名: Outlook on Wake Field Acceleration: the Next Frontier
  • 発表場所: CERN, Geneva, Switzerland
  • 年月日: 2015-10-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Quantum Optics in the Vacuum toward Laboratory Search for Dark Fields in the Universe (2015)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Homma
  • 学会等名: CLE2015, OPTICS & PHOTONICS International Congress 2015
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2015-04-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Extreme Light Infrastructure (ELI-NP)の物理 (2015)
  • 著者名/発表者名: 本間謙輔
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-24
• [学会発表] 四光波混合を用いた低質量・弱結合場の探索結果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 長谷部孝、本間謙輔、松浦佳代、大谷一人、中宮義英、橋田昌樹、井上俊介、阪部周二
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] HPLS TDR3 (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Homma
  • 学会等名: ELI-NP Science Program and Instruments: Technical Design Reports
  • 発表場所: Bucharest-Magurele, Romania
  • 年月日: 2015-02-18
  • 招待講演
• [学会発表] A strategy of searching for dark fields via resonances coupling to two photons with high-intensity laser facilities (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Homma
  • 学会等名: IZEST ELI-NP Conference "Extreme Light's New Horizons"
  • 発表場所: Embassy of Romania, Paris, France
  • 年月日: 2014-09-18
  • 招待講演
• [学会発表] Quantum Optics in the Vacuum (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Homma
  • 学会等名: 3rd International Conference on New Frontiers in Physics
  • 発表場所: Crete, Greece
  • 年月日: 2014-08-05
  • 招待講演
• [学会発表] Toward laboratory search for sub-eV netural bosons via resonances by stimulated photon-photon collider (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Homma
  • 学会等名: 23rd ANNUAL INTERNATIONAL LASER PHYSICS WORKSHOP
  • 発表場所: Sofia, Bulgaria
  • 年月日: 2014-07-16
  • 招待講演
• [学会発表] TDR3: Combined Laser-Gamma experiments (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Homma
  • 学会等名: ELI-NP TDRs at Midway-High Power Laser System
  • 発表場所: Bucharest-Magurele, Romania
  • 年月日: 2014-04-02
  • 招待講演
• [学会発表] Search for sub-eV scalar particles via four-wave mixing in the vacuum (2014)
  • 著者名/発表者名: T.Hasebe, K.Homma, K.Kume, K.Otani, Y.Miyasaka, S.Inoue, M.Hashida and S.Sakabe
  • 学会等名: Institute for Chemical Research International Symposium 2014 - The Science and Technology of Smart Materials -
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] 真空内四光波混合による 低質量・弱結合粒子の探索 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長谷部孝, 本間謙輔, 久米一輝, 大谷一人, 宮坂泰弘, 井上峻介, 橋田昌樹, 阪部周二
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] 高強度レーザー場による準巨視的真空構造の探究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 本間謙輔
  • 学会等名: レーザー研シンポジウム 2013
  • 発表場所: 大阪大学医学部銀杏会館
  • 招待講演
• [学会発表] Required Laser System toward Laboratory Search for Low-mass Dark Matter and Dark Energy Candidates (2013)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Homma
  • 学会等名: ICAN Conference CS3 "CAN THE FUTURE OF ACCELERATORS BE FIBER?"
  • 発表場所: CERN, Geneva, Switzerland
  • 招待講演
• [学会発表] Dark field search via photon-photon coupling at ELI-NP (2013)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Homma
  • 学会等名: Towards Technical Design Reports (TDR) of experiments with intense laser beams at ELI-NP
  • 発表場所: Bucharest-Magurele, Romania
  • 招待講演
• [学会発表] Vacuum Quantum Optics- toward Search for Sub-eV Dark Matter / Dark Energy Candidates - (2013)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Homma
  • 学会等名: LPHYS'13: 22nd International Laser Physics Workshop
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
  • 招待講演
• [学会発表] Prospect to search for sub-eV dark fields with high-intensity and high energy lasers (2013)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Homma
  • 学会等名: 3rd IZEST meeting
  • 発表場所: Lawrence Livermore, U.S.A.
  • 招待講演
• [学会発表] Low energy stimulated photon-photon collider toward laboratory search for dark fields (2013)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Homma
  • 学会等名: From Fundamental Physics to Societal Applications at the Embassy of France
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 招待講演
• [備考] ELI-NP
  • URL: http://www.eli-np.ro
• [備考] IZEST
  • URL: https://portail.polytechnique.edu/izest/en
• [備考] IZEST
  • URL: http://www.izest.polytechnique.edu/jsp/accueil.jsp?LANGUE=1
• [備考] Extreme Light Infrastructure Nuclear Physics
  • URL: http://www.eli-np.ro