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アクシオン・光子・重力子転換で探る宇宙磁場

Research Project

Project/Area Number 18J20018
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

正木 愛美  神戸大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords転換現象 / アクシオン / 暗黒物質 / 宇宙磁場 / 重力波
Outline of Annual Research Achievements

宇宙磁場の起原は未だ明らかにされていない。磁場が存在すると、アクシオンや光子・重力子が互いに転換を繰り返しながら伝播することが知られている。宇宙の様々な環境に応じて、転換現象が観測に与える影響の度合いは変化する。そこで本研究課題では、転換現象のシグナルを様々な状況で調べ上げ、磁場の生成時期や、観測の難しい領域における磁場の配位などの情報を引き出し、宇宙磁場の起原に迫ることを目指して研究を行ってきた。

本年度は、前年度に得られた結果をさらに発展させることを目指して研究を行った。昨年度の研究では、アクシオンが暗黒物質の正体であった場合、磁場と共存する状況で、特有の不安定性を生じ得ることを突き止めた。そこでは、アクシオン暗黒物質の転換現象を記述する方程式の解の振る舞いを調べることに注力したため、扱う方程式は最もシンプルなものにとどめ、物理的な状況設定までは十分に検討できていなかった。この点を補うべく、実際の系で重要になってくる、プラズマの効果や量子電磁力学の効果を取り入れて、転換現象のシグナルを調査した。また、議論を見通しやすくするために、昨年度の研究では論じていなかった項も取り入れて、転換現象のシグナルを調査した。

今年度を含む3年間の中で、段階を踏みながら得られた結果は、転換現象を通して宇宙磁場の起原にせまるために不可欠なものである。さらに、アクシオンが暗黒物質の候補として有力視されているという昨今の情勢を取り入れることで、転換現象の研究に広がりを持たせることができた。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results)

  • [Journal Article] Stability of axion dark matter-photon conversion2020

    • Author(s)
      Masaki Emi、Aoki Arata、Soda Jiro
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 101 Issue: 4 Pages: 043505-043505

    • DOI

      10.1103/physrevd.101.043505

    • NAID

      120006796518

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Conversion of gravitons into dark photons in cosmological dark magnetic fields2018

    • Author(s)
      Masaki Emi、Soda Jiro
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 98 Issue: 2 Pages: 023540-023540

    • DOI

      10.1103/physrevd.98.023540

    • NAID

      120006501236

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] アクシオン暗黒物質の転換現象2020

    • Author(s)
      正木 愛美
    • Organizer
      素粒子物理学の進展 2020 ( オンライン )
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Stability of Axion Dark Matter-Photon Conversion2020

    • Author(s)
      Emi Masaki
    • Organizer
      KEK-PH - KEK-Cosmo Joint Workshop ( オンライン )
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Photon propagation in the system which magnetic fields and axion dark matter coexist2019

    • Author(s)
      Emi Masaki
    • Organizer
      Invisibles19 School
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Photon propagation in the system which magnetic fields and axion dark matter coexist2019

    • Author(s)
      Emi Masaki
    • Organizer
      Invisibles19 Workshop
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Stability of Axion Dark Matter-Photon Conversion2019

    • Author(s)
      Emi Masaki
    • Organizer
      3rd Korea-Japan bilateral workshop on String axion cosmology
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Stability of Axion Dark Matter-Photon Conversion2019

    • Author(s)
      Emi Masaki
    • Organizer
      TeV Particle Astrophysics 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 光子・アクシオン転換現象2018

    • Author(s)
      正木愛美
    • Organizer
      ミニワークショップ 「アクシオンで切り拓く弦理論と宇宙論の双方向研究」
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Photon-Axion Conversion and Magnetic Field Configuration2018

    • Author(s)
      Emi Masaki
    • Organizer
      The 14th Patras Workshop on Axions, WIMPs and WISPs (Axion Wimp 2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] アクシオン暗黒物質を背景とする光子・アクシオン転換2018

    • Author(s)
      正木愛美, 早田次郎
    • Organizer
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Axion-Photon Conversion in the Presence of Oscillating Axion Background2018

    • Author(s)
      Emi Masaki
    • Organizer
      The 28th Workshop on General Relativity and Gravitation in Japan
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Axion-Photon Conversion in the Presence of Oscillating Axion Background2018

    • Author(s)
      Emi Masaki
    • Organizer
      Korea-Japan bilateral workshop on String axion cosmology
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 磁場とアクシオン暗黒物質が共存する系における光子の伝播2018

    • Author(s)
      正木愛美, 早田次郎
    • Organizer
      日本物理学会 第74回年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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