2020 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical study of dark matter search using neutron stars
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20H01897
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
濱口 幸一 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (80431899)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永田 夏海 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (60794328)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 暗黒物質 / 中性子星 / 超新星 / アクシオン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
濱口、永田は、金澤、 S. Ge (TDLI、上海交通大学)、市村(東北大)、石徹白(東北大)、岸本(東北大)、J. Zheng (TDLI、上海交通大学)と共に、将来のアクシオン・ヘリオスコープ検出器を用いた超新星アクシオン検出の可能性を議論し、O(100)pc以内の近傍超新星由来のアクシオンを検出しうることを明らかにしました。
アクシオンは「strong CP問題」を解決する「標準模型を超える新物理」の最有力候補です。アクシオンは非常に軽く相互作用の弱い粒子であることが予言されており、国内外で精力的に探索実験が行われていますが、いまのところその兆候は見つかっていません。一方、このように非常に軽くて相互作用の弱い粒子が存在すれば、中性子星や超新星などの天体でも生成・放出されるため、こうした天体の進化にも影響を与え得ます。
将来近傍で超新星爆発が起きた場合、ニュートリノだけでなく大量のアクシオンが地球に降り注ぐ可能性があります。私たちはこの超新星アクシオンを検出する「超新星アクシオン望遠鏡」を提案し、展望を議論しました。具体的には、太陽アクシオン望遠鏡に新たなガンマ線検出器を搭載し、超新星前兆ニュートリノの警報を元にアクシオン望遠鏡を超新星候補に向け、超新星アクシオンを捉えることを提案しました。解析の結果、ベテルギウスやスピカのような数100pc程度の近傍超新星が起きた場合、こうした「超新星アクシオン望遠鏡」で超新星アクシオンが検出され得ることが分かりました。
この他、暗黒物質による中性子星の加熱についても解析を進め、また暗黒物質を含む素粒子模型に関する研究を複数行い論文を執筆しました。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
論文発表や国内外での会議での成果発表もあり、順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は、暗黒物質による中性子星の加熱についてさらに解析を進め、論文を執筆する。
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