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天体物理学：重力波検出によるスカラー場暗黒物質に対する直接的な制約
Nature 600, 7889 doi: 10.1038/s41586-021-04031-y
暗黒物質の正体はいまだに解明されていないが、ダイナミックに変化する研究環境の中で、いくつかの候補粒子が検討されている。スカラー場暗黒物質は、原子時計や光共振器などの精密機器を用いて探索されている有力な選択肢である。今回我々は、量子ショット雑音限界を超えて動作する重力波検出器を用いた、スカラー場暗黒物質の直接探査について報告する。GEO600干渉計のビームスプリッターにスカラー暗黒物質が直接結合することで生じると思われる信号の存在を排除することにより、スカラー場暗黒物質の結合定数に、質量の関数として新しい上限値が設定された。こうした絞り込みは、これまでの直接探索による限界を6桁以上改善し、場合によっては等価原理の検証で得られた制約より最大4桁も厳しい。今回の研究は、重力波検出器を用いた直接探索によってスカラー場暗黒物質を調べたり絞り込んだりできることを示しており、暗黒物質を検出するための量子増強干渉法の可能性を浮き彫りにしている。
