暗黒物質Axion探索を目指した，アクシオン類似粒子・暗黒光子の探索

寻找类轴子粒子和暗光子，旨在寻找暗物质轴子

基本信息

批准号：
21K18621
负责人：
岸本康宏
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2022年度は，常温，磁場無しの環境で暗黒物質暗黒光子の探索を実施すべく，測定系を構築し，実際に探索を行った．測定系では，アンプのゲインの変動が一番大きな系統誤差となると予想されたため，アッテネータを介してアンプに雑音源（ガンダイオード）を定期的に導入することで，アンプの経時変化の影響を最小限に止める様，自動化した測定系を用いた．しかし探索では，温度によるアンプのゲインに変動が見られたため，装置系を３重のカーテンの中に収め，更に温度計を設置し，温度の変動の大きい場合の系統誤差抑制に努めるなどの工夫が必要であった．今回の測定では，空洞のQ値を低く抑え，その代わりに一度の測定で広い周波数領域を長時間測定するセットアップで実験を行った．探索領域は，4.955 から4.972 MHz の範囲で，ある１つ周波数領域の積分時間は約１２時間とした．現在このデータを解析しているところである．解析では，アンプのゲイン変動はあったが，定期的で頻繁な校正作業の結果，系統誤差を抑制することができた．これの意味するところは，長時間（今回の設定では約１２時間）の積分時間を設定した場合にあっても，適切な校正作業によって，感度が向上することが確認された．また，今回測定作業が成功裏に終了したことを受け，必要最小限のデータ収集系が明確化された．すなわち，低温下，高磁場下という条件下で稼働すべき要素部品を厳選することが出来る様になった．この結果，現在，問題となるのはマイクロ波スイッチ部品１つだけであることが分かった．このマイクロ波スイッチであるが，磁場を使わず，クライオスタット外部から機械的にスイッチを使用できるよう設計を行っている．これによって，強磁場を印加して，最終目的であるアクシオン実験が一気に可能となるため，この完成を急いでいる

2022年，我们构建了测量系统，并在室温和无磁场的情况下对暗物质暗光子进行了实际搜索。在测量系统中，预计放大器增益的波动将是最大的系统误差，因此通过衰减器定期将噪声源（耿氏二极管）引入放大器，我们最大限度地减少了放大器随时间变化的影响使用自动测量系统来限制。然而，在搜索过程中，观察到放大器增益因温度而发生波动，因此采取了诸如将设备系统封闭在三层窗帘中、安装温度计以及在温度波动较大的情况下努力抑制系统误差等措施。必要的。在这次测量中，我们将腔体的 Q 值保持在较低水平，而是使用一种装置进行了一项实验，该装置可以在一次测量中长时间测量较宽的频率范围。搜索区域为4.955至4.972 MHz，一个频率区域的积分时间约为12小时。我们目前正在分析这些数据。分析中，虽然放大器增益存在波动，但由于定期、频繁的校准工作，系统误差得以抑制。这意味着，即使设置较长的积分时间（在此设置中约为 12 小时），也可以确认通过适当的校准工作可以提高灵敏度。此外，随着测量工作的顺利完成，最低限度必要的数据收集系统也已明确。换句话说，可以仔细选择必须在低温和高磁场条件下运行的零部件。结果发现，目前只有一个微波开关元件出现问题。该微波开关的设计使其可以在低温恒温器外部以机械方式使用，而无需使用磁场。这使得施加强磁场并进行轴子实验成为可能，这是最终目标，所以我们急于完成这个项目。