| 研究課題/領域番号 |
22KJ2236
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| 補助金の研究課題番号 |
21J20600 (2021-2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2021-2022) |
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| 応募区分 | 国内 |
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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 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
野村 皇太 神戸大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2023年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2022年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2021年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
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| キーワード | 暗黒物質 / ダークマター / アクシオン / ゲージ場 / ブラックホール / パルサー / 重力波 / 宇宙磁場 / 電磁波 / X線 / 特異点 / エントロピー / 初期宇宙 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
宇宙には目に見えない「暗黒物質」が存在していることが分かっているが、その正体は未だに謎である。従来暗黒物質の有力な候補とみなされていた重い新粒子は発見に至っておらず、新たな暗黒物質候補を考える必要性が高まっている。このような中で、近年、非常に軽い質量を持つスカラー場またはベクトル場を暗黒物質とするモデルが観測・理論の両面から注目を集めている。本研究では、軽いスカラー場やベクトル場の暗黒物質が宇宙背景放射や大規模構造などの観測に与えるシグナルを調べ、モデルの検証を行う。さらに、このモデルでの重力波生成量を予測し、将来的な検証につなげる。
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| 研究実績の概要 |
重力波や電磁波を用いた宇宙精密観測が今後進展することを踏まえ、それを活用した軽量暗黒物質モデルの検証手段を構築することが本研究の目的であった。2023年度は、パルサーと呼ばれる中性子星からの電波観測（パルサータイミングアレイ）の精密化が近年進んでいることを大きな動機として、このパルサー観測を用いた軽量暗黒物質探査方法を研究した。この研究では、軽量暗黒物質の振動によりパルサーからの電波の到達周期が変動し、さらに、信号のパルサー間角度相関には暗黒物質のスピンに応じた特徴的なパターンが現れることを明らかにした。パルサータイミングアレイは重力波とともに軽量暗黒物質の探査手段として有力視されてきたが、角度相関に注目することで暗黒物質の性質をさらに精査できることを明確に示すことができた。したがって、本研究により、パルサー観測を用いた軽量暗黒物質探索方法を与えることができたと言える。本研究成果について、論文を執筆して発表し、3件の研究会で口頭発表を行った。これに加えて、本年度までに、アクシオン・光子相互作用がブラックホール磁気圏の電磁波伝播に与える効果、及びそれに基づくブラックホール観測を用いたアクシオン探索法の研究を行った。以上、期間全体を通した研究成果は、重力波・電磁波による宇宙観測を活用した暗黒物質探査の推進に貢献した。さらに今後の展開として、宇宙磁場中での重力波・電磁波転換による重力波偏極への影響や、軽量暗黒物質からなる構造を源とする重力波の生成について現在共同研究を進めており、本分野の研究を一層加速させていく方針である。
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