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始原的宇宙磁場揺らぎのビッグバン元素合成への効果及び宇宙論的磁場進化の考察

研究課題

研究課題/領域番号 19J22167
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
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
研究機関国立天文台 (2020-2021)
東京大学 (2019)

研究代表者

LUO Yudong  国立天文台, 科学研究部, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2020年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードPrimordial Black hole / r-process / Big Bang Nucleosynthesis / Magnetic Field / Screening effect
研究開始時の研究の概要

In this project, we mainly focus on the fluctuated primordial magnetic field evolution and its impact on BBN. For the first time a comprehensive study of primordial nucleosynthesis with fluctuated PMF will be carried out. Especially a multi-zone BBN code with fluctuated PMF background will be developed to clarify the evolution of PMF and its interaction with particles. The results will lead to a systematic MHD (magneto-hydrodynamical) study in early universe, together with primordial elements observation and CMB spectrum, it will be used to constrain PMF generation mechanism and its evolution.

研究実績の概要

In the most precise treatment of electromagnetic cascade spectrum, I included all feasible photodisintegration reactions and combine them with updated cross section data. I carried out accurate nucleosynthesis calculation and obtained a the reliable constraint on the PBH fraction among all dark matter component. Moreover, I investigated the mass function of PBHs in critical collapse model (i.e., PBHs formed via critical phenomena of gravitational collapse) and the impact on 3He abundance. In the past, the critical collapse mass function is thought of being practically indistinguishable from the monochromatic mass function. However, we show that the 3He abundance is sensitive to even small amounts of PBHs within the low-mass tail in the critical collapse mass function, which indicated that the nucleosynthesis can be a powerful tool to probe the extended mass function of PBHs. This work is publish on the Journal of Cosmology and Astrophysics.

現在までの達成度 (段落)

令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 6件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Impacts of Hawking radiation from primordial black holes in critical collapse model on the light element abundances2021

    • 著者名/発表者名
      Luo Yudong、Chen Chao、Kusakabe Motohiko、Kajino Toshitaka
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2021 号: 05 ページ: 042-042

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2021/05/042

    • 関連する報告書
      2021 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] Nuclear Reaction Screening, Weak Interactions, and r-process Nucleosynthesis in High Magnetic Fields2020

    • 著者名/発表者名
      Famiano Michael、Balantekin A. Baha、Kajino T.、Kusakabe M.、Mori K.、Luo Y.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 898 号: 2 ページ: 163-163

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aba04d

    • 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] Screening corrections to electron capture rates and resulting constraints on primordial magnetic fields2020

    • 著者名/発表者名
      Luo Yudong、Famiano Michael A.、Kajino Toshitaka、Kusakabe Motohiko、Balantekin A. Baha
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 101 号: 8 ページ: 083010-083010

    • DOI

      10.1103/physrevd.101.083010

    • 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] Primordial Magnetic Field and Its Impact on Primordial Nucleosynthesis2020

    • 著者名/発表者名
      Luo Yudong、Kajino Toshitaka、Kusakabe Motohiko、Mathews Grant. J.
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings,

      巻: 31 ページ: 011402-011402

    • DOI

      10.7566/jpscp.31.011042

    • 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 Solutions to the Lithium Problem2020

    • 著者名/発表者名
      Mathews G. J.、Kedia A.、Sasankan N.、Kusakabe M.、Luo Y.、Kajino T.、Yamazaki D.、Makki T.、El Eid M.
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 31 ページ: 011033-011033

    • DOI

      10.7566/jpscp.31.011033

    • 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] Inhomogeneous Primordial Magnetic Field Strength and Its Impact on Primordial Nucleosynthesis2019

    • 著者名/発表者名
      Luo Yudong、Kajino Toshitaka、Kusakabe Motohiko、Mathews Grant J.
    • 雑誌名

      Nuclei in the Cosmos XV

      巻: 1 ページ: 401-403

    • DOI

      10.1007/978-3-030-13876-9_75

    • ISBN
      9783030138752, 9783030138769
    • 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] Impacts of strongly magnetized degenerate plasma on the electron-capture rate2021

    • 著者名/発表者名
      Yudong Luo
    • 学会等名
      The 16th International Symposium on Nuclei in the Cosmos
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Primordial magnetic field and its impact on BBN2019

    • 著者名/発表者名
      Yudong Luo
    • 学会等名
      The 15th International Symposium on Origin of Matter and Evolution of Galaxies
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Can Inhomogeneous Primordial Magnetic Field Affect Nucleosynthesis in the Early Universe?2019

    • 著者名/発表者名
      Yudong Luo
    • 学会等名
      XXI Mendeleev Congress, the Symposium on ‘The Periodic Table through Space and Time
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Inhomogeneous primordial magnetic field and its impact on big bang lithium problem2019

    • 著者名/発表者名
      Yudong Luo
    • 学会等名
      Symposium on ‘Lithium in the Universe: To Be or not to Be?
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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