フランス・アルプス地下での暗黒物質探索実験(Deep beneath the French Alps, scientists hunt dark matter)

2025-08-19 シカゴ大学(UChicago)

シカゴ大学主導の国際共同研究DAMIC-Mは、フレンチアルプスの地下約1500mにあるモダン研究所で新たな暗黒物質探索を進めている(Physical Review Letters掲載)。従来のWIMPは未検出のため、より軽量で希少な「隠れセクター」粒子を標的に、極めて高感度のCCD検出器を用いる。CCDは厚層化で質量を増やし、電子を一つずつ計数できる「スキッパー読み出し」により微小な相互作用も捉えられる。初回の探索では暗黒物質は発見されなかったが、複数の候補粒子の存在を否定する重要な制約が得られた。一方で暗黒物質の一部を構成している可能性は残されており、今後の観測でさらなる解明が期待される。DAMIC-Mは今後数年、軽量暗黒物質探索の最前線を担う見込みだ。

<関連情報>

DAMIC-Mを用いた隠れたセクター暗黒物質のベンチマークモデルの評価 Probing Benchmark Models of Hidden-Sector Dark Matter with DAMIC-M

K. Aggarwal, I. Arnquist, N. Avalos, X. Bertou,, N. Castelló-Mor, A. E. Chavarria, J. Cuevas-Zepeda, A. Dastgheibi-Fard, C. De Dominicis et al.(DAMIC-M Collaboration)
Physical Review Letters  Published:13 August, 2025
DOI: https://doi.org/10.1103/2tcc-bqck

フランス・アルプス地下での暗黒物質探索実験(Deep beneath the French Alps, scientists hunt dark matter)

Abstract

We report on a search for sub-GeV dark matter (DM) particles interacting with electrons using the DAMIC-M prototype detector at the Modane Underground Laboratory. The data feature a significantly lower detector single − rate (factor 50) compared to our previous search, while also accumulating a 10 times larger exposure of ∼1.3  kg−day. DM interactions in the skipper charge-coupled devices (CCDs) are searched for as groups of two or three adjacent pixels with a total charge between 2 and 4  . We find 144 candidates of 2  − and 1 candidate of 4  , where 141.5 and 0.071, respectively, are expected from background. With no evidence of a DM signal, we place stringent constraints on DM particles with masses between 1 and 1000  MeV/2 interacting with electrons through an ultralight or heavy mediator. For large ranges of DM masses below 1  GeV/2, we exclude theoretically motivated benchmark scenarios where hidden-sector particles are produced as a major component of DM in the Universe through the freeze-in or freeze-out mechanisms.

1701物理及び化学
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました