| 研究課題/領域番号 |
23KJ0470
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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 |
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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 | 東京大学 |
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研究代表者 |
渡邊 有 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-25 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2024年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2023年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | 暗黒物質 / MeVガンマ線 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
宇宙の物質の内80%以上は暗黒物質と呼ばれるもので構成されていることが知られているが、その正体は現在までわかっていない。暗黒物質の候補の内最も有力だと思われているものが熱的暗黒物質である。熱的であるとは宇宙初期に通常の物質と平衡状態にいたということである。本研究では魅力的な熱的暗黒物質の模型を提唱し、現在の実験や観測による制限から生き残っているパラメータ領域が存在するか明らかにする。また、将来の実験や観測で発見できるか定量的に評価すると共に、新しい効率的な実験の提案をする。
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| 研究実績の概要 |
暗黒物質の正体解明は標準模型を超える新物理の最重要な課題であり、その最も有力な候補が熱的暗黒物質である。その内、電弱スケール程度の質量を持つものは特にWIMPと呼ばれ、現在まで盛んに探索されてきた。しかし、発見に至っておらず、近年はWIMP以外の熱的暗黒物質に注目が集まっている。特に、軽い熱的暗黒物質はこれの探索を目的とした実験が多数計画されている状況にある。これら実験の内、最も発展中の分野が間接探索である。軽い熱的暗黒物質はMeV程度のエネルギーを持つガンマ線を放出し得るが、これは検出が困難であることが知られている。しかし、近年困難が克服され、私がメンバーとして参加する次世代MeVガンマ線観測衛星COSIがNASAの次期打ち上げ計画に採択された。故に、私は今年度は軽い熱的暗黒物質のCOSIによる探索可能性について研究を行った。まずは「singletスカラーである暗黒物質と媒介粒子の模型」について様々な学会で発表を行った。そして、COSIのメンバーと議論を行うことで、この研究を発展させる指針を立てた。その結果、繰り込み可能性と最小性の観点から軽い熱的暗黒物質の許される模型を初めて分類した。そして、そのすべての模型に対し様々な観測や実験から得られる制限を包括的に解析することで、現在許されているパラメータ領域を明らかにした。また、COSIがそのほぼすべての領域を効率的に探査し得ることを示した。これについても様々な学会で発表を行い、現在は本研究を申請者を第一著者にしたCOSIグループの論文としてまとめている最中である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
交付申請書に記載した研究計画の通り研究が進んでいる。軽い熱的暗黒物質のMeVガンマ線探索について順調に解析を行い、論文や学会発表という堅実な業績をあげている。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在は軽い熱的暗黒物質の包括的な解析を終えた段階であり、次年度は本研究を申請者を第一著者にしたCOSIグループの論文としてまとめる予定である。また、次世代MeVガンマ線探索衛星COSIによる軽い熱的暗黒物質の探索可能性について詳細なシミュレーションを行う予定である。
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