Search for dark matter axions with Rydberg atoms
用里德伯原子寻找暗物质轴子
基本信息
- 批准号:05402005
- 负责人:
- 金额:$ 25.28万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for General Scientific Research (A)
- 财政年份:1993
- 资助国家:日本
- 起止时间:1993 至 1995
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Search for dark matter particles in the Universe is one of the most important issue related to particle physics and astrophysics. Axions, invoked to solve the so called "strong CP problem" in the QCD theory, is a leading candidate for the dark matter particles.We have proposed to search for dark matter axions with Rydberg atoms in resonant cavities permeated by strong magnetic field. In this scheme, microwave photons produced by conversion of axions via the Primakoff process are detected by Rydberg atoms passed through a cavity in a state of beam. This scheme is considered now to be the most efficient way to search for axions.We developed a quantum theoretical treatment of the interactions of axions with Rydberg atoms and photons in resonant cavities by taking into account the finite temperature and the finite damping time of the cavities. Following the theoretical analyzes, we developed an experimental system to search for axions where the cavities are cooled down to 10mK with a dilution refrigerator and the axions are detected with Rydberg atoms produced by three-step laser excitations. The apparatus was successfully tested and now ready to start the search for axions with mass around 10mueV.
寻找宇宙中的暗物质粒子是粒子物理和天体物理中最重要的问题之一。用来解决QCD理论中所谓的“强CP问题”的轴子是暗物质粒子的主要候选者。我们提出在强磁场穿透的共振腔中寻找具有里德堡原子的暗物质轴子。在这个方案中,通过Primakoff过程轴子转换产生的微波光子被里德堡原子以光束状态通过腔来探测。这个方案被认为是目前寻找轴子的最有效的方法。我们发展了一种量子理论处理轴子与里德堡原子和共振腔中的光子的相互作用,考虑了腔的有限温度和有限的衰减时间。在理论分析之后,我们发展了一套实验系统来寻找轴子,其中空腔用稀释制冷机冷却到10mK,轴子是用三步激光激发产生的里德堡原子探测的。该装置测试成功,现在准备开始寻找质量在10-V左右的轴子。
项目成果
期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
I.Ogawa, S.Matsuki, and K.Yamamoto: "Interactions of cosmic axions with Rydberg atoms in resonant cavities via the Primakoff process" Physical Review. D53. R1740 (1996)
I.Okawa、S.Matsuki 和 K.Yamamoto:“宇宙轴子与谐振腔中的里德伯原子通过普里马科夫过程的相互作用”物理评论。
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- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
Ogawa, Nakamura, Takimoto Tada, Yamamoto, Masaike and Matsuki: "Search for dark matter axions with Rydberg atoms in cooled cavities." Proc. Int. Conf. on Weak and Electromagnetic Inter. in Nuclei. 640-64 (1996)
Okawa、Nakamura、Takimoto Tada、Yamamoto、Masaike 和 Matsuki:“在冷却腔中寻找带有里德伯原子的暗物质轴子。”
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
S.Matsuki, I.Ogawa, and K.Yamamoto: "Coherent interactions of axions with microwave photons in a resonant cavity to search for cosmic axions" Physics Letters. B336. 573 (1994)
S.Matsuki、I.Okawa 和 K.Yamamoto:“轴子与谐振腔中微波光子的相干相互作用以搜索宇宙轴子”《物理快报》。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
Matsuki, Ogawa, Nakamura Tada, Yamamoto, Masaike: "Rydberg atom cavity detector for dark matter axion seearch in Kyoto" Proc. Int. Symp. on Sources and Detection of Dark Matter in the Universe. (発表予定). (1996)
Matsuki、Okawa、Tada Nakamura、Yamamoto、Masaike:“京都暗物质轴子搜索的里德堡原子腔探测器”,《宇宙中暗物质的来源和探测》(待提交)。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
S. Matsuki & I. Ogawa: "Present Status of Dark Matter Axion Search in kyoto" Dark Matler in Cosmology, Clocks and Tests of Fundamental Laws. 187-194 (1995)
松木先生
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