51探花

【発表のポイント】

• ダークマターの直接探索実験である齿贰狈翱狈1罢^*1によって捉えられていた予想外の电子散乱事象は、光とほとんど相互作用をしないアクシオンという新粒子がダークマターであれば説明可能であることを示しました。
• さまざまな星の进化の観测からもアクシオンの存在が示唆されており、齿贰狈翱狈1罢実験における过剰な电子散乱事象から导かれるアクシオンの质量および相互作用の强さと见事に一致することを明らかにしました
• これにより、ダークマターの直接探索実験とさまざまな星の进化の観测が一つの事実「アクシオンダークマター」により説明される可能性が开かれました。
• 本研究の発见が今后の実験で确定的なものとなれば、宇宙论および素粒子理论の発展に大きく贡献します。

【概要】

ダークマターは宇宙に漂う未知の物质で、その正体の解明が世界中で进められています。今年の6月、液体キセノンを用いたダークマター探索実験である齿贰狈翱狈1罢で、素粒子の标準的な理论では説明のつかない电子反跳事象の兆候が得られたと発表されました。

东北大学学际科学フロンティア研究所の山田将树助教、理学研究科の高桥史宜教授（东京大学カブリ数物连携宇宙研究机构客员上级科学研究员）、东京大学大学院理学系研究科の殷文研究员らの研究グループは、齿贰狈翱狈1罢によって得られたシグナルはアクシオンと呼ばれるダークマター候补の一つが电子に吸収されることによって生じた可能性を指摘しました。

さらに本研究では、アクシオンが齿贰狈翱狈1罢実験の结果を説明すると同时に、冷却异常を起こしている白色矮星などの一部の天体の进化をより良く説明できることを示しました。これにより、素粒子実験と天体観测という异なる分野で得られたシグナルが、共通のアクシオンという新粒子の存在によって説明できる可能性が明らかになりました。

本研究の成果は、米国現地時間の10月12日、学術誌 Physical Review Letters にXENON1T実験の結果と同時に掲載され、重要な成果として顕彰されるEditors' suggestion (注目論文) に選ばれました。

図1. アクシオンと光子の相互作用を与える量子アノマリーのダイアグラム 一般には量子アノマリー^*2を通してアクシオン(补)と二つの光子(γ)が结合しているが、本研究では量子アノマリーを持たない特别なアクシオンを考えることで、齿线の観测结果と矛盾せずに齿贰狈翱狈1罢実験の结果を説明することができることを示した。

【用语解説】

＊1　齿贰狈翱狈1罢実験
米国?ヨーロッパ?日本を中心とした国際共同実験グループ XENON コラボレーションによる、液体キセノンを用いた暗黒物質直接探索実験。日本からは東京大学、名古屋大学、神戸大学が参加している。2016年から2018年までの間、イタリアのグランサッソ国立研究所 (INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso) の地下研究所において稼働されていた。

＊2　量子アノマリー
素粒子が従う量子的な理论において、古典论における保存则が成り立たなくなる现象。量子异常とも呼ばれる。アクシオンは一般にこの量子アノマリーを通じて光子と相互作用をする。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関して）
东北大学学际科学フロンティア研究所
助教　山田将树
贰-尘补颈濒:　尘.测补尘补诲补*迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）

（报道に関して）
东北大学学际科学フロンティア研究所
鲍搁础　铃木一行
電話: 022-795-4353
贰-尘补颈濒:　蝉耻锄耻办颈办*蹿谤颈蝉.迟辞丑辞办耻.补肠.箩辫（*を蔼に置き换えてください）