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暗黒物質探索：都市間に分散配置された量子センサーにより課されたアクシオン暗黒物質の制約
Nature 650, 8101 doi: 10.1038/s41586-025-10034-w
超軽量アクシオン粒子は暗黒物質の候補であり、三次元空間において安定した巨視的な場構造を形成し、その結果、トポロジカル欠陥暗黒物質（TDM）が生じ得ると推測されている。現実的なパラメーター空間を通じてその存在可能性を探るには、恒星の冷却過程に関する天体物理観測により課される制約を超える相互作用も考慮する必要がある。本論文で我々は、トポロジカル欠陥との相互作用によって誘起され得る偏極スピンの過渡的な回転を監視した実験結果を報告する。この実験は、2つの都市に設置された5つの希ガス実験装置を相関させることで実施された。超偏極希ガススピンの増幅と最適雑音フィルタリングにより、TDMに誘起されるスピン回転への感度が大幅に向上し、約10−6 radに達した。これにより、10 peVから0.2 μeVのアクシオン質量範囲にわたってアクシオン–核子結合に制約が課され、84 peVで4.1 × 1010 GeVが達成された。これらの値は、天体物理観測によって課された既知の制約値を上回っているが、異なるモデル仮定の下で得られた値でもある。我々の手法は、過渡的なアクシオン波、アクシオン星、アクシオンストリング、Qボールといった標準模型を超えた広範な物理探索をさらに促進する可能性がある。
