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アクシオン・光子・重力子転換で探る宇宙磁場

研究課題

研究課題/領域番号 18J20018
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)
研究機関神戸大学

研究代表者

正木 愛美  神戸大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2018年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード転換現象 / アクシオン / 暗黒物質 / 宇宙磁場 / 重力波
研究実績の概要

宇宙磁場の起原は未だ明らかにされていない。磁場が存在すると、アクシオンや光子・重力子が互いに転換を繰り返しながら伝播することが知られている。宇宙の様々な環境に応じて、転換現象が観測に与える影響の度合いは変化する。そこで本研究課題では、転換現象のシグナルを様々な状況で調べ上げ、磁場の生成時期や、観測の難しい領域における磁場の配位などの情報を引き出し、宇宙磁場の起原に迫ることを目指して研究を行ってきた。

本年度は、前年度に得られた結果をさらに発展させることを目指して研究を行った。昨年度の研究では、アクシオンが暗黒物質の正体であった場合、磁場と共存する状況で、特有の不安定性を生じ得ることを突き止めた。そこでは、アクシオン暗黒物質の転換現象を記述する方程式の解の振る舞いを調べることに注力したため、扱う方程式は最もシンプルなものにとどめ、物理的な状況設定までは十分に検討できていなかった。この点を補うべく、実際の系で重要になってくる、プラズマの効果や量子電磁力学の効果を取り入れて、転換現象のシグナルを調査した。また、議論を見通しやすくするために、昨年度の研究では論じていなかった項も取り入れて、転換現象のシグナルを調査した。

今年度を含む3年間の中で、段階を踏みながら得られた結果は、転換現象を通して宇宙磁場の起原にせまるために不可欠なものである。さらに、アクシオンが暗黒物質の候補として有力視されているという昨今の情勢を取り入れることで、転換現象の研究に広がりを持たせることができた。

現在までの達成度 (段落)

令和2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

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 8件)

  • [雑誌論文] Stability of axion dark matter-photon conversion2020

    • 著者名/発表者名
      Masaki Emi、Aoki Arata、Soda Jiro
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 101 号: 4 ページ: 043505-043505

    • DOI

      10.1103/physrevd.101.043505

    • NAID

      120006796518

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Conversion of gravitons into dark photons in cosmological dark magnetic fields2018

    • 著者名/発表者名
      Masaki Emi、Soda Jiro
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 98 号: 2 ページ: 023540-023540

    • DOI

      10.1103/physrevd.98.023540

    • NAID

      120006501236

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] アクシオン暗黒物質の転換現象2020

    • 著者名/発表者名
      正木 愛美
    • 学会等名
      素粒子物理学の進展 2020 ( オンライン )
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Stability of Axion Dark Matter-Photon Conversion2020

    • 著者名/発表者名
      Emi Masaki
    • 学会等名
      KEK-PH - KEK-Cosmo Joint Workshop ( オンライン )
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photon propagation in the system which magnetic fields and axion dark matter coexist2019

    • 著者名/発表者名
      Emi Masaki
    • 学会等名
      Invisibles19 School
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photon propagation in the system which magnetic fields and axion dark matter coexist2019

    • 著者名/発表者名
      Emi Masaki
    • 学会等名
      Invisibles19 Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stability of Axion Dark Matter-Photon Conversion2019

    • 著者名/発表者名
      Emi Masaki
    • 学会等名
      3rd Korea-Japan bilateral workshop on String axion cosmology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stability of Axion Dark Matter-Photon Conversion2019

    • 著者名/発表者名
      Emi Masaki
    • 学会等名
      TeV Particle Astrophysics 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光子・アクシオン転換現象2018

    • 著者名/発表者名
      正木愛美
    • 学会等名
      ミニワークショップ 「アクシオンで切り拓く弦理論と宇宙論の双方向研究」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Photon-Axion Conversion and Magnetic Field Configuration2018

    • 著者名/発表者名
      Emi Masaki
    • 学会等名
      The 14th Patras Workshop on Axions, WIMPs and WISPs (Axion Wimp 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] アクシオン暗黒物質を背景とする光子・アクシオン転換2018

    • 著者名/発表者名
      正木愛美, 早田次郎
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Axion-Photon Conversion in the Presence of Oscillating Axion Background2018

    • 著者名/発表者名
      Emi Masaki
    • 学会等名
      The 28th Workshop on General Relativity and Gravitation in Japan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Axion-Photon Conversion in the Presence of Oscillating Axion Background2018

    • 著者名/発表者名
      Emi Masaki
    • 学会等名
      Korea-Japan bilateral workshop on String axion cosmology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁場とアクシオン暗黒物質が共存する系における光子の伝播2018

    • 著者名/発表者名
      正木愛美, 早田次郎
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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