レーザー誘導共鳴散乱によるXENON1T超過事象のアクシオン的解釈の検証

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暗黒物質となり得るアクシオンは自発的対称性の破れに伴う質量の軽いボゾンの一種である。XENON1T実験が反跳電子エネルギーの超過事象を報告し、太陽アクシオンによる説明を試みている。本研究は光とアクシオン的粒子(ALP)の結合に着眼し、XENON1Tが指摘する質量域のALPを直接生成かつ崩壊させて検証する。具体的には、２色から成る極短パルスレーザービームを真空中で衝突させるものであり、軽いALPを介した誘導共鳴散乱を模型に依らず実験室で探索できる。国内外の高強度レーザーを駆使して、2ビームによる準平行系散乱、および、3ビームによる対称入射角散乱によりXENON1Tが指摘する質量－結合域を重点的に検証するための準備を進めた。京都大学化学研究所サイト：2ビームによる準平行系散乱による探索において、光学素子起因の背景光抑制のため２色光導入経路を変更する必要があった。そのため相互作用真空容器の上流にあるビーム転送用真空容器と相互作用真空容器の間に挿入する中間差動排気用の真空容器を製作する計画であったが、集光しながら転送するためのピンホール付きのフランジを内包する真空パーツを導入することにより、実質、差動排気の役割を果たす真空系が短期間に完成した。並行して、3ビームによる対称入射角散乱による走査的探索に向けた光学系設計と多ポートを有する真空容器の設計を進めると同時に、固定対称入射角散乱のためのレーザーパルス時間空間同期手法を確立した。欧州連合ルーマニアELI-NPサイト：レーザーが設置された上流 からE4実験エリアへのビーム転送を診断・調整するための光学系および真空制御系を含む、探索系全体の調整、および、同探索系を用いたE4内電磁ノイズの時間構造を理解し、衝突するレーザーパルスの時間空間同期を担保する、原子起因の背景光の検出に成功した。