| 研究領域 | なぜ宇宙は加速するのか? - 徹底的究明と将来への挑戦 - |
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| 研究課題/領域番号 |
15H05889
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
高橋 史宜 東北大学, 理学研究科, 准教授 (60503878)
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| 研究分担者 |
樽家 篤史 京都大学, 基礎物理学研究所, 准教授 (40334239)
川崎 雅裕 東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (50202031)
郡 和範 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 (50565819)
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| 研究期間 (年度) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| キーワード | 宇宙物理 / 素粒子論 |
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| 研究実績の概要 |
本研究計画の目的はダークマター密度揺らぎの重力進化に関する深い理解を得ることによりダークマターの正体を突き止め，その背後にある基本物理法則を解き明かす事である．本年度は各メンバーの研究成果を以下に説明する．高橋はスニュートリノインフレーション模型を構築したほか，複数のアクシオンが関わる現象として，clockwork QCDアクシオン模型の宇宙論的考察を行った．特に相転移に伴い複雑な構造の位相欠陥が生じることを示し，その崩壊による重力波が将来検出可能であることを示した．川崎はダブルインフレーション模型が小スケールで大きな曲率揺らぎを生成し、それによって宇宙初期に原始ブラックホール作られるシナリオに基づいて、原始ブラックホールが暗黒物質を説明できることを示した。樽家は、修正重力理論を含むより広範な宇宙モデルにおいて、大規模構造の非線形重力進化を摂動的に取り扱う数値スキームを開発した。本手法により、従来の解析的手法では計算が困難な場合でも、パワースペクトルなどの統計量が高速に理論予言できるようになった。郡は電荷を持つ重い長寿命の粒子が、宇宙マイクロ波背景放射と銀河の形成に与える影響を調べた。最新の観測データを用い、その重い荷電長寿命粒子の存在比について、その寿命の関数として、これまで知られているより厳しい上限を得た。千葉は、暗黒物質のミッシングサテライト問題に新しい知見を得るべく、すばる望遠鏡の超広視野カメラを用いた観測データに基づいて、系統的な銀河系衛星銀河探査を行い、2つの新しい矮小銀河を発見した。そして、この発見が暗黒物質の正体にどのような制限が付けられるか解析を行った。横崎は隠れたゲージ対称性がハイパーチャージと大きなキネティックミキシングを持つとき、標準模型の３つの力が高いエネルギースケールで統一することを２ループレベルで示した。
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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
各研究メンバーがダークマターに関して多角的観点から研究を遂行しており，研究計画通りに着実に進行しているといえる．今後は更に異なる研究計画班（A01, A03班および観測班）との連携を深め，ダークマターの本質に迫ることで宇宙の加速・減速膨張の背後にある基本物理法則へ向けて研究を進めていきたい．
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| 今後の研究の推進方策 |
高橋はアクシオンがダークマターおよびインフレーションを同時に説明するシナリオについて，アクシオンのもつ相互作用を拡張し，宇宙論的含意および実験に依る検証可能性を探る．川崎は原始ブラックホールを生成するシナリオを構築するとともに、ブラックホールが暗黒物質やLIGOで観測された重力波イベントを説明する可能性をさらに追求する。樽家はヴラソフ・ポアソン方程式にもとづく新しい計算手法の開発を進める上で、数値シミュレーションなどとの比較・検証が不可欠になる。今後は、６次元ヴラソフコードを開発したフランス・パリ天体物理学研究所のグループと協力して研究を進める。郡は将来の近傍の矮小銀河内のダークマターが放出するTeVガンマ線の検出のため、それら天体の広がりを考慮した感度の評価方法を開発する．千葉は引き続き、銀河系を含む近傍銀河において、未発見矮小銀河の探査を行い、その統計解析を行う。隠れたゲージ対称性による力の統一には、比較的大きなキネティックミキシングが必要である。横崎は今後は、それを生成する背後の理論を究明していく。
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