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2000 年度 研究成果報告書概要

ダークマターアクシオンの探索

研究課題

研究課題/領域番号 09102010
研究種目

特別推進研究

配分区分補助金
審査区分 物理系
研究機関京都大学

研究代表者

松木 征史  京都大学, 化学研究所, 助教授 (50037941)

研究分担者 舟橋 春彦  京都大学, 理学研究科, 助手 (00283581)
山本 克治  京都大学, 工学研究科, 助教授 (90191395)
研究期間 (年度) 1997 – 2002
キーワード宇宙 / ダークマター / アクシオン / リドベルグ原子 / マイクロ波検出 / マイクロ波共振空洞
研究概要

本研究の目的は、宇宙の物質密度の大部分を占めていることが分かっている暗黒物質、いわゆるダークマターの最有力候補である素粒子アクシオンを、現在予想される質量の広い範囲にわたって探索することである。強磁場下のマイクロ波共振空洞中でアクシオンを光子に転換し、転換されて発生する光子をリドベルグ原子を用いて検出ずることにより、アクシオンを探索する。予想されている転換光子の数は、1秒間に約1個程度である。以上の我々独自の方法によるアクシオン探索装置を設計・建設し、探索実験を行っている。アクシオンの質量は未知なので、広い範囲の質量領域を探索することが重要であるが、本探索装置には大型の超伝導磁石を設置しており、十分広い質量範囲の探索が出来る。質量領域10μeV近辺について、探索を中心質量の8%の範囲について行い、アクシオンと光子の結合定数の従来にない上限値を得ている。さらに軽い質量領域で探索を進めているが、探索実験と平行して、装置について多くの改良を行い、探索実験の効率を向上させた。特に、1)空洞の冷却温度をさらに下げる、2)選択的フィールドイオン化の選択性を上げる、3)空洞中や励起生成場所における浮遊電場を小さく抑える、などを行った。このような多くの改良により、探索装置の性能は大きく向上し、探索の効率は大幅に上昇している。今後さらに装置の改良を行いながら、2μeV〜50μeVの領域を順次探索していく予定である。

  • 研究成果

    (22件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (22件)

  • [文献書誌] M.Tada, S.Matsuki, K.Yamamoto, et al.: "CARRACK2-a new large-scale experiment to search for axions with Rydberg-atom cavity detector-"Proceedings of the International Workshop on axions, Gainsville , Florida, March 13-15,1998. Nuclear Physics B.. 72. 164-168 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] K.Yamamoto and S.Matsuki: "Quantum analysis of the Rydberg atom cavity detector for dark matter axions"Proceedings of the International Workshop on axions, Gainsville, Florida, March 13-15,1998. Nuclear Physics B. 72. 132-136 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] S,Matsuki, H.Funahashi, K.Yamamoto, et al.: "Progress in Kyoto axion search experiment."Proceedings of the International Symposium on the Identification of Dark Matter in the Universe, Buxton, UK, September 7-11,1998. 441-446 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] K.Yamamoto and S.Matsui: "Quantum analysis of Rydberg atom cavity deetector for dark matter axion search"Proceedings of the International Symposium on the Identification of Dark Matter in the Universe, Buxton, UK, September 7-11;1998. 474-479 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Y.Kishimoto, S.Matsuki, H.Funahashi, K.Yamamoto, et al.: "The CARRACK2 axion experiment"Proceedings of the International Symposium on the Identification of Dark Matter in the Universe, Buxton, UK, September 7-11,1998. 636-641 (1998)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] K.Yamamoto, S.Matsuki and I.Ogawa: "Quantum calculationson axion-photon-Rydberg interactions in resonant cavities"Proceedings of the International Symposium on Dark Matter in the Universe and Its Direct Detection. 129-134 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] I.Ogawa, K.Yamamot, and S.Matsuki et al.: "Search for dark matter axions with Rydberg atoms in resonant cavities"Proceedings of the International Symposium on the Dark Matter in the Universe and Its Direct Detection. 175-180 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] K.Yamamoto and S.Matsuki et al.: "The Rydberg-atom-cavity axion search"Proceedings of the International Workshop on Dark Matter in the Universe. (in press). (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Masaru Tada: "Coherent time evolution of highly excited Rydberg states in pulsed electric field.: opening a stringent way to selectively field-ionize the highly excited states."Memoirs of the Faculty of Science, Kyoto University, Series of Physics, Astrophysics. (in press). (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] A.Kitagawa, K.Yamamoto and S.Matsuki: "Quantum analysis of Rydberg atom cavity deetector for dark matter axion search"Phys.Rev.D. (to be published). (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] M.Tada, S.Matsuki et a.: "Axion Search Experiment in Kyoto"International Symposium on the Nuclear Electro-Weak Process for Symmetry and Electroweak Nuclear Process. (in press). (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] K.Yamamoto, S.Matsuki and I.Ogawa: "Quantum calculations on axion-photon-Rydberg interactions in resonant cavities."Proceedings of the second RESCEU International Symposium on Dark Matter in the Universe and its Direct Detection, Nov., 1996, Tokyo, ed.M.Minowa (Universal Academy Press, Tokyo). (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] I.Ogawa, Y.Kishimoto, M.Tada, S.Matsuki, K.Yamamoto, A.Masaike, S.Watanabe, and M.Matsuzawa: "Search for Dark Matter Axions with Rydberg Atoms in Resonant Cavities."Proceedings of the second RESCEU International Symposium on Dark Matter in the Universe and its Direct Detection, Nov., 1996, Tokyo, ed.M.Minowa (Universal Academy Press, Tokyo). (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M.Tada, Y.Kishimoto, K.Kominato, M.Shibata, H.Funahashi, K.Yamamoto, A.Masaike and S.Matsuki: "CARRACK II-a new large-scale experiment to search for axions with Rydberg-atom cavity detector."Nucl.Phys.. B72. 233 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] K.Yamamoto and S.Matsuki: "Quantum analysis of the Rydberg-atom cavity detector of dark matter axions."Nucl.Phys.. B72. 132 (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] S.Matsuki, M.Tada, Y.Kishimoto, M.Shibata, K.Kominato, C.Ooishi, H.Funahashi, K.Yamamoto and A.Masaike: "Progress in Kyoto axion search experiment."Proceedings of the Second International Workshop on the Identification of Dark Matter, Buxton UK, 1998, eds.N.J.Spooner and V.Kudryatsev, (World Scientific, Singapore). (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] K.Yamamoto and S.Matsuki: "Quantum Analysis of Rydberg-atom Cavity Detector for Dark Matter Axion Search."Proceedings of the Second International Workshop on the Identification of Dark Matter, Buxton UK, 1998, eds.N.J.Spooner and V.Kudryatsev, (World Scientific, Singapore). (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Y.Kishimoto, M.Tada, M.Shibata, K.Kominato, C.Ooishi, H.Funahashi, K.Yamamoto, A.Masaike and S.Matsuki: "The CARRACK-2 Axion Experiment."Proceedings of the Second International Workshop on the Identification of Dark Matter, Buxton UK, 1998, eds.N.J.Spooner and V.Kudryatsev, (World Scientific, Singapore). (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] M.Tada, Y.Kishimoto, M.Shibata, K.Kominato, H.Funahashi, K.Yamamoto, A.Masaike and S.Matsuki: "Axion Search Experiment in Kyoto."International Symposium on the Nuclear Electro-Weak Process for Symmetries and Electroweak Nuclear Process, Osaka Japan. (1999)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] K.Yamamoto, M.Tada, Y.Kishimoto, K.Kominato, M.Shibata, C.Ooishi, S.Yamamda, T.Saida, H.Funahashi, A.Masaike and S.Matsuki: "The Rydberg-Atom-Cavity Axion Search."International Symposium on the Dark Matter in the Universe, Heidelberg Germany. (2000)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Masaru Tada: "Coherent time evolution of highly excited Rydberg states in pulsed electric field : opening a stringent way to selectively field-ionize the highly excited states."Memoirs of the Faculty of Science, Kyoto University, Series of Physics, Astrophysics. (in press.). (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] A.Kitagawa, K.Yamamoto and S.Matsuki: "Quantum analysis of Ryderg-atom cavity detector for dark matter search."Phys.Rev.D. (to be published ; ) LANL-Preprint Archive, hep/ph-9908445..

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より

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公開日: 2002-03-26  

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