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暗黒物質の宇宙論的進化と性質の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17J01847
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)
研究機関東北大学

研究代表者

大道 竜次  東北大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード暗黒物質 / モノポール / アクシオン / インフレーション / 大統一理論
研究実績の概要

暗黒物質は標準理論を超える物理の明白な証拠であるが、その正体は未だわかっていない。しかし、暗黒物質は非相対論的物質として宇宙の構造形成で重要な役割を果たすこと、標準理論粒子との相互作用が弱いこと、非常に長い寿命を持つことが実験や観測によって明らかになっている。暗黒物質の有力候補としてWIMPs(Weakly Interactive Massive Particles)が知られているが、未だに加速器実験や直接探索実験で発見されていない。
本年度の研究では、隠れたセクターにおけるモノポール暗黒物質に注目して研究をおこなった。モノポールは隠れたセクターにおける対称性の自発的破れに伴って生成されるトポロジカルな欠陥であり、その安定性は残った隠れたU(1)によって保証される。隠れたモノポールは暗黒物質として必要な安定性を持っているものの、標準理論との相互作用が存在しないため、実験や観測による検証が難しい。そこで本研究では、アクシオンが標準理論と隠れたセクターをつなぐポータル模型について考察をおこなった。具体的には、モノポール暗黒物質の核子との散乱断面積に対する直接検出実験からの制限と、ビームダンプ実験によるアクシオン探索の双方を調べ、将来実験によって双方からの発見が可能なパラメータ領域を絞り込むことに成功した。また、モノポール暗黒物質同士は相互作用をするため、宇宙の小スケールにおける構造形成の問題を解決できる可能性を秘めていることもわかった。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件)

  • [国際共同研究] Institute of High Energy Physics(中国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] The ALP miracle revisited2018

    • 著者名/発表者名
      Daido Ryuji、Takahashi Fuminobu、Yin Wen
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 02 号: 2 ページ: 104-104

    • DOI

      10.1007/jhep02(2018)104

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Enhanced axion-photon coupling in GUT with hidden photon2018

    • 著者名/発表者名
      Daido Ryuji、Takahashi Fuminobu、Yokozaki Norimi
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 780 ページ: 538-542

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2018.03.039

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The sign of the dipole?dipole potential by axion exchange2017

    • 著者名/発表者名
      Daido Ryuji、Takahashi Fuminobu
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 772 ページ: 127-129

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2017.06.027

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] The ALP miracle: unified inflaton and dark matter2017

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Daido
    • 学会等名
      Gordon Research Seminar
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The ALP miracle: unified inflaton and dark matter2017

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Daido
    • 学会等名
      素粒子物理学の進展2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The ALP miracle: unified inflaton and dark matter2017

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Daido
    • 学会等名
      Summer Institute 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The ALP miracle: unified inflaton and dark matter2017

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Daido
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] The ALP miracle: unified inflaton and dark matter2017

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Daido
    • 学会等名
      Workshop on Beyond Standard Model and the Early Universe
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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