| 研究課題/領域番号 |
22K14034
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 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
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| 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 |
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研究代表者 |
伊藤 飛鳥 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 量子場計測システム国際拠点, 研究員 (00884462)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 重力波 / マグノン / 準安定真空 / アクシオン / 重力波スピンメモリー効果 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、重力波スピンメモリー効果が新しい重力波現象として注目を集めている。また重力波スピンメモリー効果は時空の漸近的対称性や、soft graviton定理などと関連することが示されており、重力波スピンメモリー効果の観測は重力波を用いた物理の検証として大きな意味を持つ。本研究では、申請者が発見した磁場下での重力波とディラック粒子の相互作用を用いて、磁場下での拡張された重力波スピンメモリー効果を定式化する。さらに、拡張された重力波スピンメモリー効果と非等方時空の漸近的対称性、磁場下でのsoft graviton定理との関係を明らかにした上で、物性実験系を利用した重力波検出理論を構築する。
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| 研究実績の概要 |
今年度は、磁場下に置かれた電子スピン(マグノン)を用いた重力波の検出理論を構築した。重力波探索に特化したマグノン実験のセットアップを明らかにするために、Fermi normal coordinateに現れる無限の高次項を厳密に取り扱い、定式化した。結果、将来的にマグノンを用いた重力波探索の感度を飛躍的に上昇させることが可能であることを理論的に示した。研究成果は論文としてアーカイブに投稿済みである。[Asuka Ito, Jiro Soda, "Exploring High Frequency Gravitational Waves with Magnons," arXiv:2212.04094 [gr-qc].]
また、準安定真空による超対称性の破れに伴う第一種相転が予言する重力波について研究した。結果、DECIGOやLISAといった重力波干渉計を用いて超対称性の破れのメカニズムを検証し得ることを示した。[Chong-Sun Chu, Asuka Ito, "Gravitational Waves in Metastable Supersymmetry Breaking," Phys.Rev.D 105 (2022) 12, 12, arXiv:2201.11323 [hep-th].]
アクシオンダークマター中を伝播する光や、重力レンズにおいて、見かけ上の超光速性があらわれることが知られていた。
これらの物理が何を意味するのか解明するための第一歩として、IRの物理と伝播速度の関係性について研究した。[Asuka Ito, Teruaki Suyama, "Superluminal propagation from IR physics," Phys.Rev.D 107 (2023) 1, 1, arXiv:2210.15213 [hep-th].]
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
今年度は、重力波がフェルミオンのスピンに及ぼす影響について、Fermi normal coordinateに現れる無限の高次項を含む形での理論的定式化に成功した。この理論的定式化を用いて、磁場下での重力波スピンモリー効果の研究を進めていく予定である。
また当初の研究計画になかった研究も進めることができて、準安定真空による超対称性の破れからの重力波生成についての研究や、IR物理と波の伝播速度についての研究も進めることができた。
これらの研究成果から、当初の計画以上に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
来年度は、論文[Asuka Ito, Jiro Soda, "Exploring High Frequency Gravitational Waves with Magnons," arXiv:2212.04094 [gr-qc].]の成果を用いて、磁場下での重力波スピンメモリー効果について研究を進めていく予定である。またその現象を用いた重力波観測方法についても示唆を与えたいと考えている。
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