超伝導量子計測を使った電波分光で探る超軽量ダークマター - その実験手法の確立

利用超导量子测量的射电光谱学探索超轻暗物质 - 建立实验方法

• 批准号: 20K20427
• 负责人: 田島 治
• 金额: $ 16.47万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-06-28 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K20427/
• 关键词: ダークマター; 超伝導センサー; 電波分光; 超伝導検出器

銀河の重力相互作用を支配する「ダークマター」。その正体解明にむけて様々な探索実験が進行しているが、決定打となる結果はまだない。そこで、従来の常識にとらわれない超軽量ダークマター“Dark Photon Cold Dark Matter”（略してDP-CDM）の可能性が注目されている。超弦理論やインフレーション宇宙論といった理論的同期があるにもかかわらず、従来の計測技術では探索困難な質量領域が広大にある。そのため、世界中の研究者が手をこまねいているのが現状である。本研究は、最新の超伝導計測技術を駆使して、この状況を打開する。最先端の超伝導量子型センサーと超伝導共振器を組み合わせた電波分光により、DP-CDMを探索する実験手法の確立を目指す。超伝導分光のパイオニアである海外協力者と共に、研究チームの先行実績と資産を活かし、国内では実例のない研究にチャレンジしている。前年度に引き続き超伝導デバイスを評価する装置を使って、超伝導センサーに特有のノイズ（TLSノイズと呼ぶ）を評価・抑制する研究を行いその結果を論文発表した。超伝導分光に関しては、オンチップ・フーリエ分光方式に注目し、その試作と性能評価を引き続き行っている。その他、超伝導センサーを用いない実験を先行して行い、74-110 μeVの質量領域において世界最高感度での探索を達成した。この感度においてもDP-CDMは依然として未検出であったが、本研究によって探索する質量領域が拡大できるという展望を得た。これは本研究提案時に掲げていたマイルストーンの達成を意味する。なお、この実験結果の論文を学術雑誌に投稿中である。

The gravitational interaction of the Milky Way dominates. The real solution is to explore the process and decide on the outcome. The possibility of "Dark Photon Cold Dark Matter"(abbreviated DP-CDM) is noticed. Superstring theory, cosmology, and theory of the same period, the future of measurement technology, and explore the difficult areas of large The researchers in the world are working together. This study is aimed at exploring the status of the latest ultrasonic measurement techniques. The most advanced superconductivity type resonator and superconductivity resonator are assembled and used for the detection of optical spectrum and DP-CDM. Superconductor and Spectrophotometer Overseas collaborators, research partners, advanced performance, assets, and domestic research partners This paper presents the results of a study conducted in the past year to evaluate the performance of devices and technologies in the field of transport and transport (TLS). Superconductivity spectroscopy is a key issue in the field of spectroscopy. In addition, the company has achieved the highest sensitivity in the world in the quality field of 74-110 μeV. The sensitivity of DP-CDM is still unknown, and the quality of DP-CDM is still unknown. This research proposal is intended to be implemented in a timely manner. The results of the paper are published in academic journals.

项目成果

デルフト工科大学(オランダ)

代尔夫特理工大学（荷兰）

• 发表时间: 2019

デルフト工科大学/オランダ宇宙研究所(オランダ)

代尔夫特理工大学/荷兰空间研究所（荷兰）

京都大学 高エネルギー物理学研究室

京都大学高能物理实验室

ミリ波領域におけるダークフォトン探索 DOSUE-RR実験 -実験装置の冷却試験と探索感度の評価-

毫米波区暗光子搜索DOSUE-RR实验-实验设备冷却测试及搜索灵敏度评估-

• 发表时间: 2021
• 作者: 吉田数貴;田中純貴;小髙駿平
• 通讯作者: 小髙駿平

Characterization of two-level system noise for a microwave kinetic inductance detector comprising niobium film on a silicon substrate

硅衬底上包含铌薄膜的微波动感电感探测器的两级系统噪声表征

• DOI: 10.1093/ptep/ptac023
• 发表时间: 2022
• 期刊: Progress of Theoretical and Experimental Physics
• 影响因子: 3.5
• 作者: Sueno Y;Honda S;Kutsuma H;Mima S;Otani C;Oguri S;Suzuki J;Tajima O
• 通讯作者: Tajima O