Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
暗黒物質の正体は,初期宇宙の熱平衡状態から膨張・冷却の過程で凍結され残存した未知の素粒子(WIMP) であるという仮説が有力となっている.国際宇宙ステーション(ISS) に搭載された宇宙線電子望遠鏡CALET は,TeV (10の12乗電子ボルト)以上のエネルギー領域に及ぶ宇宙線の高精度直接観測を継続中である.CALETは,全電子(電子+ 陽電子)及びガンマ線の観測を介して,重い質量をもつ暗黒物質を,その対消滅や崩壊によって生成される二次粒子を検出することで探索する.本研究では,CALET全電子スペクトルの微細構造に着目して,暗黒物質探索に新たな光を当てることを目的とする.
宇宙の27%を占める暗黒物質の正体は,素粒子と宇宙にまたがる大きな謎である.宇宙背景放射や大規模構造の観測から,暗黒物質は初期宇宙の熱平衡状態から膨張・冷却の過程で凍結され残存した未知の素粒子(WIMP)であるという仮説が有力となっている.宇宙線電子は,ガンマ線や反粒子を含む暗黒物質間接探索の中でも,特に局所宇宙に感度のあるユニークなプローブである.2018年度にPhysical Review Lettersにて発表されたCALET全電子スペクトルには,数百GeV付近と1TeV付近に微細な構造が存在する可能性がある.本研究ではこの着目して,暗黒物質探索に新たな光を当てることを目的としてきた.2020年度には,前年度に培った共同研究の土台を引き継ぎ,物理的な動機付けがあり,かつ全電子スペクトルの微細構造を暗黒物質起源として説明することができるモデルを構築し,Physical Review Dにて出版した.本論文では,他観測・他実験における制限や銀河内伝播過程の影響を考慮した上で,CALETの全電子スペクトルを暗黒物質探索の観点から解釈している.現状では既に,暗黒物質と原子核の反跳信号を探索する直接観測や,ガンマ線を用いた間接観測により厳しい制限が与えられていることから,特にそれらのチャンネルへのカップリングが抑制されたモデルにおける電子観測の意義について議論している.それと同時に,国際宇宙ステーションにおける長期安定観測を継続してスペクトルの精度を向上させるため,軌道上運用の継続とそのさらなる安定化を実施した.既に2018年の論文作成時の2倍を超える統計が得られており,全電子スペクトルのさらなる高精度化を目指し,イベント毎の電子陽子識別など,さらに発展した解析方法を開発している.
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2021 2020 2019 Other
All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (17 results) (of which Int'l Joint Research: 17 results, Peer Reviewed: 10 results, Open Access: 17 results) Presentation (34 results) (of which Int'l Joint Research: 17 results, Invited: 8 results) Remarks (3 results)
Physical Review D
Volume: 102 Issue: 8 Pages: 083019-083019
10.1103/physrevd.102.083019
Physical Review Letters
Volume: 125 Issue: 25 Pages: 251102-251102
10.1103/physrevlett.125.251102
Volume: 122 Issue: 18 Pages: 181102-181102
10.1103/physrevlett.122.181102
Journal of Physics: Conf. Series (26th Extended European Cosmic Ray Symposium)
Volume: 1181 Pages: 012042-012042
10.1088/1742-6596/1181/1/012042
Volume: 1181 Pages: 012003-012003
10.1088/1742-6596/1181/1/012003
Advances in Space Research
Volume: 64 Issue: 12 Pages: 2531-2537
10.1016/j.asr.2019.04.013
Volume: 64
EPJ Web of Conferences
Volume: 208
Space Weather
Volume: - Pages: 209431-7
International Journal of Modern Physics D
Volume: 28 Pages: 1950035-1950035
Proceedings of Science (ICRC2019)
Volume: 358 Pages: 0011-16
Volume: 358 Pages: 0341-8
Volume: 358 Pages: 1031-8
Proceeding of Science (ICRC2019)
Volume: 358 Pages: 1121-8
Volume: 358 Pages: 1301-8
Volume: 358 Pages: 1421-8
Volume: 358 Pages: 5331-8
https://calet.jp
http://darts.jaxa.jp/astro/calet
https://iss.jaxa.jp/kiboexp/equipment/ef/calet