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重力波多波長観測で切り拓くアクシオン宇宙

研究課題

研究課題/領域番号 19H01894
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分15010:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する理論
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 (2020-2022)
名古屋大学 (2019)

研究代表者

浦川 優子  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, 准教授 (80580555)

研究分担者 北嶋 直弥  東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (50737955)
西澤 篤志  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (90569378)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円)
キーワードアクシオン / 暗黒物質 / 重力波 / 超弦理論
研究開始時の研究の概要

アクシオン場は、共鳴現象により観測可能な重力波を放出することが、浦川らによって示された。 超弦理論は異なる質量を持つ複数のアクシオン場の存在を予言するが、この場合には、複数の周波数にピークを持つ背景重力波が生成される。次世代の重力波観測を通じて、アクシオン宇宙の性質をどこまで解明でき、またその結果、超弦理論及び余剰次元空間の性質に関して、どのようなフィードバックが得られるのか、明らかにする。一方、重力波を放出するアクシオン場が宇宙を占める暗黒物質あるいはインフラトンであった場合、重力波観測から、暗黒物質/インフラトンの正体がアクシオン場であると、どの程度の信頼度で主張できるのか調べていく。

研究成果の概要

アクシオン暗黒物質由来の重力波の生成機構に関する理解を深め(Fukunaga, Kitajima, Urakawa 19)(Patel,Tashiro, Urakawa 19)、またその重力波が大型電波望遠鏡SKAにより検出可能であることを見出した(Soda, Kitajima, Urakawa21)。さらに開始当初は予想していなかった成果として、QCDアクシオンの新たな性質を見出し (Kogai, Kitajima, Urakawa 22)、アクシオン暗黒物質探査の新たな方法を提案し(Basu,Goswami, Schwarz, Urakawa 21)これをもとに実際に観測を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

アクシオン宇宙及びアクシオン暗黒物質の新たな探査方法の確立に向けて一定の役割を果たすことができた。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 6件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 12件、 招待講演 9件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] ビーレフェルト大学/テューリンゲン州天文台(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] ローマ サピエンサ大学(イタリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] アリゾナ州立大学(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] ソウル国立大学(韓国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] ビーレフェルト大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] New scenario of QCD axion clump formation. Part I. Linear analysis2022

    • 著者名/発表者名
      Kitajima Naoya、Kogai Kazuhiro、Urakawa Yuko
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2022 号: 03 ページ: 039-039

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2022/03/039

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Anisotropic separate universe and Weinberg's adiabatic mode2021

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Takahiro、Urakawa Yuko
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2021 号: 07 ページ: 051-051

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2021/07/051

    • 関連する報告書
      2020 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] Resonant magnetogenesis from axions2020

    • 著者名/発表者名
      Patel Teerthal、Tashiro Hiroyuki、Urakawa Yuko
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2020 号: 01 ページ: 043-043

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2020/01/043

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Constraining the gravitational coupling of axion dark matter at LIGO2020

    • 著者名/発表者名
      Jung Sunghoon、Kim TaeHun、Soda Jiro、Urakawa Yuko
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 号: 5 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1103/physrevd.102.055013

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Cosmological evolution of viable models in the generalized scalar-tensor theory2020

    • 著者名/発表者名
      Arai Shun、Karmakar Purnendu、Nishizawa Atsushi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 号: 2 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1103/physrevd.102.024003

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Stochastic inflation with an extremely large number of e-folds2020

    • 著者名/発表者名
      Kitajima Naoya、Tada Yuichiro、Takahashi Fuminobu
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 800 ページ: 135097-135097

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2019.135097

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Efficient self-resonance instability from axions2019

    • 著者名/発表者名
      Fukunaga Hayato、Kitajima Naoya、Urakawa Yuko
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2019 号: 06 ページ: 055-055

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2019/06/055

    • 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 / 国際共著
  • [学会発表] delta N formalism for gravitational waves2022

    • 著者名/発表者名
      浦川優子
    • 学会等名
      Non-linear aspects of cosmological gravitational waves
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] delta N formalism for gravitational waves2022

    • 著者名/発表者名
      浦川 優子
    • 学会等名
      Non-linear aspects of cosmological gravitational waves
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Searching for ALP DM under strong gravitational lenses2021

    • 著者名/発表者名
      Yuko Urakawa
    • 学会等名
      Workshop on Very Light Dark Matter
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] New scenario of axion minicluster formation2021

    • 著者名/発表者名
      Yuko Urakawa
    • 学会等名
      YITP workshop Frontier of Particle Physics 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Signature of axion dark matter through gravitational messenger2021

    • 著者名/発表者名
      Yuko Urakawa
    • 学会等名
      RTG spring workshop
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nano-Hz gravitational wave signature from axion dark matter2021

    • 著者名/発表者名
      Yuko Urakawa
    • 学会等名
      CRC-TR 211 spring meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Axion like particle search from gravitational messenger2020

    • 著者名/発表者名
      Yuko Urakawa
    • 学会等名
      Dark Odyssey 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Coarse graining in cosmology2020

    • 著者名/発表者名
      Yuko Urakawa
    • 学会等名
      From inflation to the Big Bang
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gravitational wave forest from string axiverse2019

    • 著者名/発表者名
      Yuko Urakawa
    • 学会等名
      Geometrical Tools for String Cosmology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Gravitational wave forest from string axiverse2019

    • 著者名/発表者名
      Yuko Urakawa
    • 学会等名
      Resonance instability in cosmology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gravitational wave forest from axions2019

    • 著者名/発表者名
      Naoya Kitajima
    • 学会等名
      2 day mini-workshop: Axion Cosmology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Infrared universality of zeta in asymptotically FLRW universe2019

    • 著者名/発表者名
      Yuko Urakawa
    • 学会等名
      15th Recontres du Vietnam
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Infrared universality of zeta in asymptotically FLRW universe2019

    • 著者名/発表者名
      Yuko Urakawa
    • 学会等名
      Avenues of Quantum Field Theory in Curved Spacetime
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会・シンポジウム開催] Resonance instability in cosmology2019

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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