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

在2022财年，我们构建了一个测量系统，并实际进行了搜索以在室温下没有磁场的环境中搜索暗物质暗光子。在测量系统中，预计最大的系统误差将是放大器增益的变化，因此使用自动测量系统定期将噪声源（枪支二极管）通过衰减器引入放大器，从而最大程度地减少放大器的时间范围时间更改的影响。但是，在搜索过程中，由于温度而引起的放大器的增益发生了波动，因此有必要做出努力，例如将设备系统存储在三个窗帘中，安装温度计以及在温度波动很大时试图抑制系统错误。在此测量中，我们使用设置进行了一个实验，其中腔的Q值保持低，而是长时间测量了一个宽的频率范围，并进行了一个测量。搜索区域范围为4.955至4.972 MHz，一个频域的集成时间约为12小时。我们目前正在分析此数据。在分析中，尽管放大器的增益有波动，但由于常规且频繁的校准工作，系统误差被抑制。这意味着，即使设置了整合时间（在此设置中约12小时），也可以通过适当的校准工作提高灵敏度。此外，这次测量工作成功完成后，已经阐明了必要的数据收集系统。换句话说，已经可以仔细选择应在低温和高磁场等条件下进行操作的组件。结果，已经发现目前只有一个微波开关组件是一个问题。该微波开关的设计，使其可以在不使用磁场的情况下从低温恒温器的外部机械使用。这允许使用强磁场来立即实现最终目标，即轴轴实验，因此我们急于完成此操作。