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最新の素粒子実験及び宇宙観測に基づく初期宇宙論の展開

研究課題

研究課題/領域番号 18J00540
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)
研究機関大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

研究代表者

江間 陽平  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード暗黒物質 / インフレーション / カイラルアノマリー / 散乱振幅
研究実績の概要

今年度は、暗黒物質(DM)をはじめ様々な分野において研究を行った。
DMは少なくとも重力的に他の粒子と相互作用することが分かっているため、筆者は共同研究者とともに重力の影響のみからDMが生成される場合について議論した。特にDMの質量がインフラトン質量よりも小さい場合にはインフラトン振動期にDMを効率的に生成可能であることを示した。また別のシナリオとして、DMが電弱相互作用を有する場合に電弱精密測定を通してこの粒子を間接的に探索する可能性を議論した。この他、筆者は共同研究者とともに、DMと銀河内の宇宙線電子との散乱により生成されたDM fluxを、ニュートリノ実験にて観測する手法を提案した。DMが軽いほど銀河内数密度は高いため、この探索方法はDMが軽い場合に有効である。また通常のDM直接探索と異なり DM が相対論的であるため、異なるkinematic regimeを探索可能であり相補的である。
また散乱振幅に関する研究も行った。散乱振幅のユニタリティなどの性質から、有効理論のある種の項の係数に対して制限を得られることが知られている。筆者は共同研究者とともにケーラーポテンシャルの四次項の係数に対する制限を議論した。この符号は一般には決まらないが、ある符号を取ることは考えられる紫外補完に対し制限を与えることを示した。
他にもインフレーションに関する研究も行った。特にクロモナチュラルインフレーションと呼ばれる、インフレーション中に ゲージ場が一様等方な背景場を持つ模型におけるフェルミオン生成について議論した。この模型ではカイラルアノマリー方程式からそれに対応した粒子が生成されることが予想されるが、筆者は共同研究者とともに粒子生成を具体的に計算し、その結果がアノマリー方程式を満たすことを陽に確認した。また粒子生成のバックリアクションを議論し、これが無視可能であることを確認した。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] ドイツ電子シンクロトロン(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Probing electroweakly interacting massive particles with Drell?Yan process at 100 TeV hadron colliders2019

    • 著者名/発表者名
      Chigusa So、Ema Yohei、Moroi Takeo
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 789 ページ: 106-113

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2018.12.011

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Light Dark Matter at Neutrino Experiments2019

    • 著者名/発表者名
      Ema Yohei、Sala Filippo、Sato Ryosuke
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 122 号: 18

    • DOI

      10.1103/physrevlett.122.181802

    • 関連する報告書
      2018 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] Chiral Anomaly and Schwinger Effect in Non-Abelian Gauge Theories2019

    • 著者名/発表者名
      Domcke Valerie, Ema Yohei, Mukaida Kyohei, Sato Ryosuke
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: - 号: 3

    • DOI

      10.1007/jhep03(2019)111

    • 関連する報告書
      2018 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] Production of purely gravitational dark matter2018

    • 著者名/発表者名
      Ema Yohei、Nakayama Kazunori、Tang Yong
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2018 号: 9 ページ: 135-135

    • DOI

      10.1007/jhep09(2018)135

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Unitarity constraint on the K?hler curvature2018

    • 著者名/発表者名
      Ema Yohei、Kitano Ryuichiro、Terada Takahiro
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2018 号: 9 ページ: 075-075

    • DOI

      10.1007/jhep09(2018)075

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Probing EWIMPs with Drell-Yan process at 100 TeV colliders2019

    • 著者名/発表者名
      Yohei Ema
    • 学会等名
      Mini-Workshop on Theory in HEP program at Hong-Kong University of Science and Technology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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