アクシオン及びHidden Photonの探索実験

轴子和隐藏光子搜索实验

基本信息

批准号：
10J09033
负责人：
水本哲矢
金额：
$ 0.9万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

標準模型の諸問題を解決する手段の一つとして新たな対称性、特にU(1)h対称性を導入する方法があるが、対応するゲージボソンとしてOkunが提唱したhidden photonが挙げられる。hidden photonは物質と直接相互作用しない粒子だが、ニュートリノ振動のようにその質量、飛程、エネルギー、媒質密度等に応じたある確率で光子に振動すると考えられる。現在までに世界中で種々のhidden photonの探索実験、考察が行われてきたが発見されていない。本年度は、太陽が強力な光源であり、hidden photon発生源であることに着目して、数eVのエネルギーの太陽hidden photonの探索実験を行った。hidden photon検出装置は光子への転換領域を形成する真空容器、転換光子を一点に集光する放物面鏡、集光された光子を検出する光電子増倍管で構成される。測定の際には本検出装置を太陽に向ける必要があるが、既存の太陽アクシオン望遠鏡の太陽追尾システムを利用した。本実験装置を用いて太陽追尾測定とバックグラウンド測定を約22日間行った。hidden photonが検出されれば両測定結果のカウントレートに差が生じるはずであるが、有意な差は見られなかった。そこで実験条件と実験データからhidden photonと光子の混合角に対して上限値を決定した。決定される上限値はhidden photon質量の関数として表されるが、本測定により質量数meV付近において光子との混合角に対して世界で最も厳しい制限を付けることができた。これはhidden photon探索において重要な一歩であると同時に、この質量領域であればhidden photonは宇宙初期に大量に生成された可能性があるが、その検証の一部を行えたことになる。年度末現在、本成果に関する学術論文を執筆中で投稿予定である。

解决标准模型问题的一种方法是引入新的对称性，尤其是U（1）H对称性，相应的量规玻色子是Okun提出的隐藏光子。隐藏的光子是一个不直接与物质相互作用的粒子，但认为它会根据其质量，范围，能量，中密度等，以一定概率振动到具有一定概率的光子，例如中微子振动。迄今为止，在世界范围内探索了各种隐藏的照片，但还没有发现它们。今年，我们进行了一个实验，探索了几个EV的太阳能的隐藏光子，重点是太阳是光线和隐藏光子的强大来源。隐藏的光子检测装置由一个真空容器组成，该真空容器形成转换区向光子，抛物线镜在一个点收集转换光子，以及检测到收集的光子的光电层管管。该检测设备必须在测量过程中针对太阳，但是使用了现有的太阳轴望远镜太阳能跟踪系统。使用该实验设备进行大约22天的时间进行太阳跟踪和背景测量。如果检测到隐藏的照片，则两个测量值的计数率将有所不同，但没有发现显着差异。因此，根据实验条件和实验数据确定隐藏光子和光子的混合角度的上限值。确定的上限表示是隐藏光子质量的函数，但是这种测量使世界上最严格的限制与质量MEV接近光子的混合角度。这是搜索隐藏photoson的重要一步，在这个质量区域，隐藏的照片可能在宇宙的早期生成了大量生成，但这使我们能够进行一些测试。截至财政年度结束时，我目前正在撰写有关这一发现的学术论文。