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宇宙論的な21cm線放射の将来観測によるニュートリノ質量とその階層構造への制限

研究課題

研究課題/領域番号 13J04260
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(理論)
研究機関総合研究大学院大学
特別研究員 大山 祥彦  総合研究大学院大学, 高エネルギー加速器科学研究科, 特別研究員(DC2)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード観測的宇宙論 / 宇宙背景放射 / 21cm線 / 宇宙背景放射(CMB)
研究実績の概要

ニュートリノは質量を持つ素粒子であるということが確認されているが、現在のニュートリノ振動実験の結果からは、3世代あるニュートリノの質量がどのような大きさの順になっているのか(質量階層構造と呼ばれる)ということは判明していない。このニュートリノの質量階層構造を決定することは、現在の素粒子の標準模型を越えた新しい物理理論を構築する上で必要不可欠な情報である。このようなニュートリノの性質を探る手法として、ニュートリノが宇宙の密度ゆらぎに与える影響を測定するという、宇宙観測を利用する方法が存在している。
以上の背景の元で私の行っている研究は、宇宙が再電離する時期に中性水素原子が放射する21cm線放射の観測を利用して、宇宙の密度ゆらぎを測定することにより、ニュートリノの質量階層構造がどの程度の精度で決定できるのかについて定量的に評価することである。本研究では前述した目的を達成するため、平成26年度に以下の研究を行った。

1.1年目で開発した将来の21cm線観測実験がニュートリノ質量階層構造に対して持つ観測の精度を評価する統計的手法(フィッシャー解析)の計算コードを利用し、21cm線観測と宇宙マイクロ波背景放射(CMB)という2つの異なる観測を組み合わせた場合に、ニュートリノ質量和及び質量階層構造がどの程度制限可能かについて評価を行った。

結果として、SKAの様な将来の21cm線観測とCMBの観測の組み合わせによって、ニュートリノの質量階層構造を決定できる可能性があるということが判明した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書

研究成果

(15件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 学会発表

  • [雑誌論文] Probing lepton asymmetry with 21 cm fluctuations2014

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Kohri, Yoshihiko Oyama, Toyokazu Sekiguchi and Tomo Takahashi
    • 雑誌名

      JCAP

      巻: 09(2014) ページ: 014-014

    • DOI
      10.1088/1475-7516/2014/09/014
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Precise Measurements of Primordial Power Spectrum with 21 cm Fluctuations2013

    • 著者名/発表者名
      郡和範、大山祥彦、関口豊和、高橋智
    • 雑誌名

      JCAP

      巻: 10(2013)065 ページ: 0-22

    • DOI
      10.1088/1475-7516/2013/10/065
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 再電離の時期の21cm線輝線観測による宇宙論2015

    • 著者名/発表者名
      大山祥彦
    • 学会等名
      SKA workshop 2015
    • 発表場所
      国立天文台三鷹(東京都・三鷹市)
    • 年月日
      2015-03-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Constraints on the neutrino mass by future precise CMB polarization and 21cm line observations2015

    • 著者名/発表者名
      大山祥彦
    • 学会等名
      B-mode Cosmology
    • 発表場所
      高エネルギー加速研究機構(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2015-02-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Constraints on the neutrino mass by future precise CMB polarization and 21cm line observations2014

    • 著者名/発表者名
      大山祥彦
    • 学会等名
      第27回理論懇シンポジウム
    • 発表場所
      国立天文台三鷹(東京都・三鷹市)
    • 年月日
      2014-12-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Constraints on the neutrino mass by future precise CMB polarization and 21cm line observations2014

    • 著者名/発表者名
      大山祥彦
    • 学会等名
      KEK-PH 2014
    • 発表場所
      高エネルギー加速研究機構(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2014-10-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 超新星ニュートリノのTime delayの測定によるステライルニュートリノの将来的な制限2014

    • 著者名/発表者名
      大山祥彦
    • 学会等名
      日本物理学会2014年度秋季大会
    • 発表場所
      佐賀大学(佐賀県・佐賀市)
    • 年月日
      2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 将来の高精度CMB偏光観測と21cm線観測によるニュートリノ質量の制限の精度2014

    • 著者名/発表者名
      大山 祥彦
    • 学会等名
      日本物理学会2014年春季大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2014-03-28
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 21cm線放射の観測による初期パワースペクトルの精密測定2013

    • 著者名/発表者名
      大山 祥彦
    • 学会等名
      第2回観測的宇宙論ワークショップ
    • 発表場所
      国立天文台
    • 年月日
      2013-12-04
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Constraints on the neutrino mass by future precise CMB polarization and 21cm line observations2013

    • 著者名/発表者名
      大山 祥彦
    • 学会等名
      KEK-PH2013 FALL
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構
    • 年月日
      2013-09-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 将来の21cm線放射とCMBの観測から期待されるレフトン数非対称への制限2013

    • 著者名/発表者名
      大山 祥彦
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      高知大学
    • 年月日
      2013-09-22
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 将来の高精度CMB偏光観測と21cm線観測によるニュートリノ質量の制限の精度2013

    • 著者名/発表者名
      大山 祥彦
    • 学会等名
      日本天文学会2013年秋季年会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2013-09-10
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Determination of neutrino mass hierarchy by 21 cm line and CMB observations2013

    • 著者名/発表者名
      大山 祥彦
    • 学会等名
      The 12th Asia Pacific Physics Conference of AAPPS
    • 発表場所
      幕張メッセ
    • 年月日
      2013-07-14
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Determination of neutrino mass hierarchy by 21 cm line and CMB observations2013

    • 著者名/発表者名
      大山 祥彦
    • 学会等名
      CMB workshop 2013
    • 発表場所
      沖縄科学技術大学院大学
    • 年月日
      2013-06-10
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Determination of neutrino mass hierarchy by 21 cm line and CMB observations2013

    • 著者名/発表者名
      大山 祥彦
    • 学会等名
      SKA Science Workshop in East-Asia
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2013-06-05
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2016-06-01  

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