・暗黒物質とは
我々の知っている「通常の物質」は、宇宙全体のわずか5％程度に過ぎません。宇宙にはその約5倍もの「暗黒物質」が存在しています。この暗黒物質が重力を通じて、この宇宙を支配しています。暗黒物質の正体は何か？ その答えは分かっていません。しかし、我々の銀河の回転曲線から、我々の銀河にも暗黒物質が存在することが分かっています（図１）。
暗黒物質は、我々の宇宙の大きな謎であり、我々はその解明を目指しています。



・アクシオンとは
暗黒物質の正体は分かっていませんが、その候補となる素粒子はいくつか考えられています。今特に注目されている素粒子は、WIMPs（Weakly Interacting Massive Particles、弱く相互作用する重粒子）とアクシオンです。
アクシオンは、クオークとクオークを結合する力（強い相互作用）における大問題 ¹⁾ の１つを解決するために導入された素粒子です。このアクシオンは、これに加えて、暗黒物質の問題も解き明かす可能性があります。つまり、アクシオンは「1粒で2度おいしい」素粒子なのです。
アクシオンが暗黒物質である場合、アクシオン質量は非常に軽く、電子の１億から1,000億分の１程度と予測されています。いかに軽いかが分かるでしょう。
アクシオンは非常に軽いので、素粒子ではあるのですが、「波」として存在します。つまり、アクシオンが暗黒物質である場合、我々は「暗黒物質の波」の中に存在していることになります（図2）。


・暗⿊物質アクシオン探索実験（EDAMAME）
このように、暗⿊物質アクシオンは注⽬されており、世界中で発⾒を⽬指した競争が展開されています。アクシオンは、強磁場の中で⾮常に弱い光⼦に転換する性質があります。暗⿊物質探索では、この微弱な光⼦を増幅して検出しています。この増幅のやり⽅がポイントで、様々なグループで⾊々⼯夫しています。
我々は、共振空洞を使って信号を増幅する「ハロースコープ」と呼ばれる⼿法を⽤います（図３）。ハロースコープの特徴は、共振空洞によって微弱信号を1億〜10億倍も増幅する⼀⽅で、雑⾳は増幅しない、と⾔う点です。




我々のグループは、東北⼤学 ニュートリノ科学研究センターの磁⽯（直径 110 ミリ、最⾼磁場9 T ²⁾ と冷凍機（低到達温度は3.8 K）⽤いて、アクシオン探索実験「EDAMAME」を開始しました（図４）。



実験グループ名「EDAMAME」は「Explore the DArk matter Mystery through AnomalousMicrowave Emission」の略です。
EDAMAME は、2024 年 1 ⽉に最初のテストランを⾏い、調整を続けてきました。2025年度のなるべく早い時期に本格実験を開始する予定です。

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¹⁾ この大問題を「強いCP問題」と呼びます。詳しくは、[2]などを参照して下さい。
²⁾ 永久磁⽯で最も強⼒なネオジム磁⽯が約1.4 T、医療⽤MRIでは1.5 Tと３T のものが主流ですから、9 T はかなり強いと⾔えます。

参考文献
[1] Soonclaim, CC BY-SA 3.0
[2] https://ja.wikipedia.org/wiki/強いCP問題