2018 年度研究成果報告書

磁気モーメントを持つWarm Dark Matterの探索

研究課題

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研究課題/領域番号	17K14269
研究種目	若手研究(B)
配分区分	基金
研究分野	素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関	東京大学
研究代表者	稲田聡明東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 特任研究員 (20779269)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2019-03-31
キーワード	素粒子実験 / 暗黒物質
研究成果の概要	本実験の主な要素はファラデー回転を検出するための光学系と磁場発生系である。光学系については、測定が数ヶ月にわたるため共振器の長期安定性が重要であり、本研究期間にその擾乱耐性が大幅に向上した。電磁石については磁場強度が大きいほどより微小な磁気モーメント並びにより大きな質量に対し感度が向上する。そのため磁場領域は小さいものの瞬間的に20T程度の強磁場を発生可能なソレノイド型パルス電磁石を開発し、その性能評価を行った。さらに窒素ガスを用いた感度の較正を行い、期待通りの性能を確認した。これらにより、パイロット測定を開始するのに十分な環境を整えた。
自由記述の分野	素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究成果の学術的意義や社会的意義	暗黒物質は全宇宙のエネルギー密度の27%を占め、銀河の回転速度、宇宙の大規模構造、宇宙背景輻射スペクトル、重力レンズ効果等の観測からその存在は揺るぎないものとなっている。しかし暗黒物質の質量や種々の量子数といった基本的な性質に加え、重力相互作用以外の、標準理論で記述される粒子との具体的な結合については明らかでない。精密光学系を駆使することで電磁場との結合を持つ軽質量の暗黒物質を探索可能であり、宇宙の進化や時空の構造に対する新たな知見となる。