Axion dark matter search with the world's largest radio telescope SKA
| Project/Area Number |
21KK0050
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
浦川 優子 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (80580555)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
市來 淨與 名古屋大学, 素粒子宇宙起源研究所, 准教授 (10534480)
北嶋 直弥 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (50737955)
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| Project Period (FY) |
2021-10-07 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥18,980,000 (Direct Cost: ¥14,600,000、Indirect Cost: ¥4,380,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
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| Keywords | 暗黒物質 / 重力波 / アクシオン / 電波観測 |
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| Outline of Research at the Start |
本事業では、次世代の電波天文学を牽引する大型電波望遠鏡SKAを想定し、アクシオンの新たな探査方法を確立する。アクシオンは、現在の宇宙の約30%を占める未知の物質、暗黒物質、の有力な候補であり、本事業を通じて暗黒物質の正体の解明に迫る。SKAの予測解析に加え、現在稼働中のJVLA/VLBAのデータを用いた解析を行い、SKAの科学観測開始前に我々の手法を確立し、次世代電波観測において、独自の存在感を発揮する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、電波観測を通じて暗黒物質特にその代表的な候補であるアクシオンの痕跡の網羅的な探査を行うことである。２０２３年度行った研究は以下の通りである。
代表者浦川は、デルタN形式を拡張することで宇宙論的揺らぎの大スケールにおける時間進化の新規計算手法を開発した(to appear in Physical Review Letters)。これにより重力波やゲージ場の時間進化及びそれらが曲率揺らぎに与える影響を容易に見積もることが可能となった。我々が開発した拡張されたデルタN形式は、暗黒物質の候補である暗黒光子や原始磁場生成機構などを議論する際に有用となる可能性があるため、本研究の推進につながる成果と考えられる。
暗黒光子は暗黒物質の候補の一つでありアクシオンとの相互作用を通じて生成されることが知られているが、通常その生成機構では大きな結合定数が仮定されているため、その模型構築において困難が伴う。分担者北嶋はアクシオンのポテンシャルによっては、大きな結合定数を仮定しなくても暗黒光子が効率よく生成できることを指摘した (Kitajima & Takahashi 2023)。また(Kitajima & Nakayama, 23)では宇宙ひものダイナミクス及び暗黒光子生成をシミュレーションにより解析し、地上重力波干渉計及びパルサータイミング観測による重力波観測を通じた暗黒光子の痕跡の検出可能性を指摘した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初は予期していなかった方向性で進展があったため、研究計画に沿った方向性についてはやや進捗が遅れている。また代表者浦川が2023年7月から2024年3月まで産前産後休暇及び育児休暇を取得したことも計画遅延の原因となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
アクシオン暗黒物質の非線形の構造形成を議論するには高度なシミュレーションが必要となる。2023年9月よりN体シミュレーションの専門家である秋津一之氏を博士研究員として雇用し、研究の推進をはかっている。
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Report
(3 results)
Research Products
(13 results)
