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2020 年度 実績報告書

真空内四光波混合によるsub-eV暗黒場の高感度探索

研究課題

研究課題/領域番号 17H02897
研究機関広島大学

研究代表者

本間 謙輔  広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 助教 (40304399)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード真空内四光波混合 / レーザー / 暗黒物質
研究実績の概要

暗黒エネルギー(DE)、暗黒物質(DM)は現代物理学の最大級の謎である。特にDMの起源は弱結合する素粒子群である可能性が高い。南部・ゴールドストーンらは自発的対称性の破れ(SSB)に伴う零質量のボゾン (NGB)の存在を予見した。ヒッグス機構は、SSBを拡張した模型であり、同機構が検証されつつある現在、SSBの主導原理を多様な対称性に適用することは正統な潮流である。故に重いDMの探索と、その対極にある質量が零に近いNGBの一般的探索は、探索の両輪となる資格がある。そこで2色の極短パルスレーザー光を同軸上で混合して真空中で集光し、軽い暗黒物質となり得るsub-eV質量域の中性共鳴場を介した誘導光子-光子散乱(真空内四光波混合)を、高強度レーザーを用いて探索することを目的として研究を推進した。前年度までに構築・校正された、生成用レーザー光と誘導用レーザー光を同軸上で真空下にて混合集光する真空内四光波混合探索システムを用いて、背景光が十分に抑えられた条件下で、協力研究者らが運用する京都大学化学研究所(京大化研)の高強度レーザー施設にて、レーザー強度を増しつつ探索感度を段階的に向上させた。これらの段階的な探索結果を得るには、広島大学から京大化研へ頻繁に来所する必要があったが、残念ながらコロナの影響により来所回数が非常に限られ、当初の計画通りには実施できなかった。しかし、前年度までに取得できた探索用データの解析を重点的に行いその結果を公表した。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] IFIN-HH研究所(ELI-NP)(ルーマニア)

    • 国名
      ルーマニア
    • 外国機関名
      IFIN-HH研究所(ELI-NP)
  • [雑誌論文] Extended search for sub-eV axion-like resonances via four-wave mixing with a quasi-parallel laser collider in a high-quality vacuum system2020

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiro Akihide、Hirahara Yusuke、Homma Kensuke、Kirita Yuri、Ozaki Takaya、Nakamiya Yoshihide、Hashida Masaki、Inoue Shunsuke、Sakabe Shuji
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2020 ページ: 1-19

    • DOI

      10.1093/ptep/ptaa075

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stimulated radar collider for probing gravitationally weak coupling pseudo Nambu-Goldstone bosons2020

    • 著者名/発表者名
      Homma Kensuke、Kirita Yuri
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2020 ページ: 1-25

    • DOI

      10.1007/JHEP09(2020)095

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 2色の直線-円偏光パルスレーザーを組み合わせた誘導共鳴散乱よるsub-eV質量領域のアクシオン的粒子の探索2021

    • 著者名/発表者名
      本間謙輔、桐田勇利、井上峻介、橋田昌樹、阪部周二、中宮義英、 Liviu Neagu, Ovidiu Tesileanu, 他SAPPHIRES collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会 2021年年次大会
  • [学会発表] 真空内四光波混合実験における光学素子起因背景光の定量的評価と sub-eV質量領域アクシオン的粒子の高感度探索2021

    • 著者名/発表者名
      桐田勇利、本間謙輔、井上峻介、橋田昌樹、阪部周二、中宮義英、 Liviu Neagu, Ovidiu Tesileanu, 他SAPPHIRES collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会 2021年年次大会
  • [学会発表] 多波長電磁波衝突を用いた真空構造への多角的アプローチ - 地上散乱実験は重力結合へ到達し得るか? -2021

    • 著者名/発表者名
      本間謙輔
    • 学会等名
      東北大学電子光理学研究センターELPH seminar
    • 招待講演
  • [学会発表] ディラトン探索に向けたGHz帯誘導光子コライダー集光系開発の現状2021

    • 著者名/発表者名
      柴田早由里, 本間謙輔, 桐田勇利
    • 学会等名
      日本物理学会 2021年年次大会
  • [学会発表] 真空内四光波混合実験によるアクシオン的粒子の高感度探索に向けた 光学素子起因背景光の評価2020

    • 著者名/発表者名
      桐田勇利、本間謙輔、井上峻介、橋田昌樹、阪部周二、中宮義英、 Liviu Neagu, Ovidiu Tesileanu, 他SAPPHIRES collaboration
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
  • [備考] SAPPHIRES collaboration

    • URL

      https://www.spphrs.hiroshima-u.ac.jp

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公開日: 2021-12-27  

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