Search for dark matter axion with Rydberg atoms

用里德伯原子寻找暗物质轴子

• 批准号: 20340054
• 负责人: IMAI Kenichi
• 金额: $ 11.98万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency (2010)Kyoto University (2008-2009)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20340054/
• 关键词: ダークマター; アクシオン; リュードベリ原子; マイクロ波; Rydberg原子; 極低温; 素粒子

Axion is an unkown particle and a candidate of the dark matter in the universe. We have constructed a high sensitivity micro-wave detector with use of Rydberg atoms for the detection of a dark matter axion. It consists of a superconducting magnet, a dilution refrigerator and high-precision laser system to detect a micro-wave photon converted from an axion. We have measured energy levels of Rydberg states for K atoms, and made the whole detector system ready for the search of dark matter axion. We have also found a new method to greatly improve S/N of axion search which utilize a cooled and bunched beam of Rydberg atoms.

轴子是一种未知的粒子，也是宇宙中暗物质的候选者。我们利用里德堡原子构建了一个高灵敏度的微波探测器，用于探测暗物质轴子。它由超导磁体、稀释冰箱和高精度激光系统组成，用于探测从轴子转换而来的微波光子。我们测量了K原子里德堡态的能级，并使整个探测器系统为寻找暗物质轴子做好了准备。我们还发现了一种新的方法，它利用冷却的里德堡原子束，大大提高了轴子搜索的S/N。

项目成果

Potassiumリドベルグ原子によるマイクロ波単-光子検出とダークマターアクシオン探索

使用钾里德伯格原子进行微波单光子探测和暗物质轴子搜索

• 发表时间: 2008
• 作者: Izawa;K.-I.;T. Kugo and T. T. Yanagida;池田真也(Shinya Ikeda)
• 通讯作者: 池田真也(Shinya Ikeda)

Improving Detection Sensitivity in the Microwave Single-Photon Detection for the Dark Matter Axion Search

提高暗物质轴子搜索微波单光子探测的探测灵敏度

• 发表时间: 2008
• 作者: H. Ishimori;Y. Shimizu;M. Tanimoto and A. Watanabe;Takao Mizusaki
• 通讯作者: Takao Mizusaki

"総力戦で初期宇宙に取り組む"日経サイエンス2010年6月号p. 76-91(参照1)や京都新聞のインタビュー記事2010年2月20日での紹介がある。

《日经科学》2010 年 6 月号第 76-91 页（参考文献 1）《全力应对早期宇宙》以及 2010 年 2 月 20 日《京都新闻》的采访文章中对此进行了介绍。

A bunched atomic-beam scheme with laser compression to improve the detection sensitivity in a Rydberg-atom dark-matter axion detector.

采用激光压缩的束状原子束方案，可提高里德堡原子暗物质轴子探测器的探测灵敏度。

• 发表时间: 2011
• 作者: M.Saeed;et al.
• 通讯作者: et al.

A High-Sensitivity Microwave-Single-Photon Detector with Rydberg Atoms at Low Temperature

低温下高灵敏度里德伯原子微波单光子探测器

• 发表时间: 2008
• 期刊: Journal of Low Temperature Physics 150
• 作者: T. Haseyama;T. Arai;A. Fukuda;H. Funahashi;S. Ikeda;K. Imai,
• 通讯作者: K. Imai,