2023 Fiscal Year Research-status Report
New Avenues in Axion Cosmology
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22K03595
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
小林 洸 名古屋大学, 素粒子宇宙起源研究所, 客員研究員 (10867980)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | アクシオン / インフレーション / 暗黒物質 / 量子揺らぎ / スクイーズド状態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本計画の目的は、未だ発見されていない素粒子であるアクシオンの研究を通して、宇宙の様々な現象や宇宙進化を統一的に理解する事である。そのためにはミクロのスケールを記述する素粒子物理学と、マクロのスケールにおける天文・宇宙物理学を組み合わせる多角的な手法を用いる事が重要である。本年度は、具体的には以下のような研究を行い、結果を論文として発表した。
(1)アクシオンを位相方向として持つ複素スカラー場である Peccei-Quinn 場によって、宇宙のインフレーションの起源・暗黒物質の正体・Strong CP 問題をまとめて解決する可能性の調査（"Ultraviolet sensitivity of Peccei-Quinn inflation," Davide Dal Cin and Takeshi Kobayashi, Physical Review D 108, 063530）。
(2)アクシオン場の量子揺らぎの、インフレーション中に位相空間の特定方向において抑圧される（いわゆるスクイーズド状態になる）現象の解析（"Anharmonic Effects on the Squeezing of Axion Perturbations," Valentina Danieli, Takeshi Kobayashi, Nicola Bartolo, Sabino Matarrese, and Matteo Viel, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics に受理済み）。
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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
申請書に記載した研究課題の内、(1)アクシオンによる宇宙密度揺らぎ生成理論の検証、(2)アクシオン暗黒物質の質量と生成メカニズムに関する包括的研究、のそれぞれが現時点で部分的に完了した。したがって、おおむね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
２３年度中に発表した論文（Peccei-Quinn 場によるインフレーションに関する研究と、アクシオン場の量子揺ぎのスクイーズド状態に関する研究）の成果を、様々な研究会において広く発表していく。その後は、これらの研究課題を更に拡張する予定である。具体的には、Peccei-Quinn 場によるインフレーションが終わった後の場のダイナミクスに関する数値計算を用いた解析や、スクイーズド状態に関する解析手法を他の様々な物理システムへ応用する事を予定している。それらと並行して、アクシオン暗黒物質の様々な生成方法に関する包括的研究も進めていきたい。
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| Causes of Carryover |
２２・２３年度においては新型コロナウイルス感染症の影響で多くの研究会がオンラインで実施され、更に多くの出張において費用が先方によって負担されたため、旅費の使用が予定したよりも少なくなった。２４年度はオンラインでない研究会も増える事が予想されるので、研究会での成果発表や、共同研究者との対面での打合せをより頻繁に行っていく予定である。
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