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【研究成果】国际共同実験厂础笔笔贬滨搁贰厂、レーザーを用いた暗黒物质探索を始动～暗黒物质候补の地上での直接生成?崩壊観测へ向けて～

本研究成果のポイント

  • 暗黒物质候补となり得るアクシオン等の軽い未知素粒子の国际共同探索を始动。
  • 2色の强力なレーザーを真空中で混合集光して軽い未知素粒子を直接探索する手法の実现可能性とその拡张性を、実験室の探索系で示した。

概要

　厂础笔笔贬滨搁贰厂国际共同実験※1(本論文では、広島大学大学院先进理工系科学研究科の本間謙輔准教授と桐田勇利大学院生が共同筆頭著者)は、現代宇宙物理学における最大級の謎である暗黒物質の源となり得るアクシオン※2等の未知素粒子を、2波长の光波から成る强力なレーザーを真空中で混ぜ合わせ、未知素粒子を介した散乱を诱导することにより、直接的にそれらを生成?崩壊させる探索実験を始动し、その探索结果を公表しました。今回の探索では、未知粒子の介在は确认されませんでした。この结果に基づき、未知粒子の质量と结合に対して弃却领域を求めました。本探索は潜在的な背景事象を理解、定量化するための予备的探索に相当し、今后のレーザーパルスの高强度化により感度が飞跃的に向上することが期待されます
本研究の成果は、欧州の科学雑誌?Journal of High Energy Physics?に12月16日に掲載されました。

用语解説

※1 Search for Axion-like Particles via optical Parametric effects with High-Intensity　laseRs in Empty Spaceの略称。チタン-サファイア結晶は、広く高強度レーザーの増幅媒体であるため実験の心臓部となります。本実験は、複数の高強度レーザー施設を渡り歩く国際共同探索であるが故に、SAPPHIRESの名を冠しています。

※2 南部?ゴールドストーンらは自発的対称性の破れに伴う零質量のボゾン(NGB)の存在を予見しました。NGBは様々な要因により、実世界では厳密に零質量とはならず有限質量の擬NGBになります。強い相互作用(QCD)の荷電共役?パリティー(CP)変換の保存性を満たすために要請されるアクシオン粒子は、Peccei-Quinn(PQ)対称性の自発的破れに伴う擬NGBです。アクシオンは、QCD特有の真空相転移における擬NGB化に伴い実質量を得ます。しかし、その質量が実際どこに来るのかは、実測するまでは分かりません。アクシオンは、上記、素粒子標準模型内のQCDの根本性質を説明する上で、素粒子論的に強く望まれる粒子ですが、結果的に、暗黒物質をも自然に説明できる強固な理論的背景をもつ未発見粒子です。

论文情报

  • 掲載誌: Journal of High Energy Physics
  • 論文タイトル: Search for sub-eV axion-like resonance states via stimulated quasi-parallel laser collisions with the parameterization including fully asymmetric collisional geometry
  • 著者名: Kensuke Homma*1, Yuri Kirita*1, Masaki Hashida2,3, Yusuke Hirahara1, Shunsuke Inoue2,3, Fumiya Ishibashi1, Yoshihide Nakamiya4, Liviu Neagu4,5, Akihide Nobuhiro1, Takaya Ozaki1, Madalin-Mihai Rosu4, Shuji Sakabe2,3, Ovidiu Tesileanu4
    所 属:
    1.  Graduate School of Advanced Science and Engineering, 麻豆AV, Kagamiyama, Higashi-Hiroshima, 739-8526, Japan
    2.  Institute for Chemical Research, Kyoto University, Uji, Kyoto, 611-0011, Japan
    3.  Graduate School of Science, Kyoto University, Sakyouku, Kyoto, 606-8502, Japan
    4.  Extreme Light Infrastructure-Nuclear Physics (ELI-NP) and Horia Hulubei National Institute for R&D in Physics and Nuclear Engineering (IFIN-HH), 30 Reactorului St., P.O. Box MG-6, RO-077125, Bucharest-Magurele, Judetul Ilfov, Romania
    5.  National Institute for Laser, Plasma and Radiation Physics, 409 Atomistilor, P.O. Box MG-36, 077125, Magurele, Judetul Ilfov, Romania
  • DOI: https://doi.org/10.1007/JHEP12(2021)108
【お问い合わせ先】

【研究に関すること】



広島大学大学院先进理工系科学研究科

物理学フ?ロク?ラム

准教授 本間 謙輔

罢贰尝:082-424-7375(不在の场合、下4桁7370)

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【报道に関すること】



広島大学財務?総務室広報部 広報ク?ルーフ?

TEL: 082-424-3749

FAX: 082-424-6040

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(注: ＊は半角@に置き換えてください)

掲載日 : 2021年12月28日


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