標準模型を超える物理・暗黒物質の最有力候補としてのアクシオンの存在量

Research Project

Project/Area Number	23K20843
Project/Area Number (Other)	21H01080 (2021-2023)
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Multi-year Fund (2024) Single-year Grants (2021-2023)
Section	一般
Review Section	Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
Research Institution	Tokyo Institute of Technology
Principal Investigator	山口昌英東京工業大学, 理学院, 特定教授 (80383511)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000) Fiscal Year 2025: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000) Fiscal Year 2024: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000) Fiscal Year 2023: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000) Fiscal Year 2022: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000) Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords	暗黒物質 / 位相的欠陥 / 宇宙ひも / アクシオン
Outline of Research at the Start	LHC実験によりヒッグス粒子が見つかった一方、超対称性粒子等の新粒子が見つからない現状において、標準模型を超える物理として次の最重要ターゲットであり、また、暗黒物質の最有力候補と言っても過言ではないアクシオンについて、検出に向けての理論的な準備を包括的に行います。宇宙ひも（アクシオンストリング）やドメインウオールから放出されるアクシオンの現在の存在量を、数値的・解析的手法を駆使し、これまでにない精度で見積もります。
Outline of Annual Research Achievements	宇宙ひも（アクシオンストリング）やドメインウオールから放出されるアクシオンの現在の存在量を正確に見積もるための数値計算手法並びに数値計算コードの開発を行った。ペッチアイ・クイン複素スカラー場の膨張宇宙の下での時間発展を追う、つまり、偏微分方程式を解く際に空間を単純に等間隔に切った立方格子を用いるのではなく、時間発展に応じて、格子間隔を自在に変えたり、さらには格子の形状も単純な立方体でない可能性を考察した。格子間隔を変える具体的な方法としては、有効計量を導入することにより、時間発展に応じて格子間の距離を計量により実質的に変化させる方法を採用し、テスト的なコードを作成してコードが実際に動くか、また、等間隔に切った場合に比べてメモリーがどのくらい必要か、計算時間がどのくらい増加するかについて調べた。さらに、立方格子以外の形状を考え、そのような場合に、空間微分をどのように離散的に近似するか等の問題から考察し、テスト的なコードを作成してコードが実際に動くかどうか等を考察した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason コロナ禍のため、特に前期、共同研究者らと対面で議論することが難しく、数値計算コード作成の際の意思疎通が上手く行えなかったため。
Strategy for Future Research Activity	引き続き、数値計算コードを開発する。