2020 Fiscal Year Final Research Report
High-sensitivity search for sub-eV dark fields via four-wave mixing in vacuum
Project/Area Number |
17H02897
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Research Field |
Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
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Research Institution | Hiroshima University |
Principal Investigator |
Homma Kensuke 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 助教 (40304399)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阪部 周二 京都大学, 化学研究所, 教授 (50153903)
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Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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Keywords | 暗黒物質 / アクシオン / ディラトン / 真空内四光波混合 |
Outline of Final Research Achievements |
A pseudo Nambu-Goldstone boson (pNGB) may appear in the realm of nature whenever a global symmetry is spontaneously broken. If the coupling to matter is weak enough, sub-eV pNGBs can be natural candidates for the dark component of the Universe. By focusing two-color pulsed lasers into a quasi-vacuum state, we have searched for resonance states of pNGBs via four-wave mixing in vacuum. Within the laser intensity ranges we could manage to control the background level, no significant four-wave mixing signal was observed and we then succeeded to constrain the coupling-mass relation for pNGBs at a 95% confidence level. In addition to publishing the search result, we also published extended ideas to probe pNGBs by combining photon beams with totally different wavelengths.
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Free Research Field |
素粒子・原子核・レーザー実験
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Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
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。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。本探索手法は、高強度の光を用いた地上でのNGBの直接生成および誘導崩壊に基づいており、DMの宇宙論的仮定に依存しない特徴を持つ。本研究の成果を通じて、更なる弱結合領域へと感度を拡張する上での課題、および、新しい光技術と組み合わせた探索への将来展望が得られた。
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