| 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, 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 | 加速宇宙 / 減速宇宙 / 暗黒物質 |
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| 研究実績の概要 |
郡は原始ブラックホールがダークマターになる可能性についての条件を精査するにあたり、初期宇宙の早期物質優勢期におけるブラックホールの生成機構を定式化した。密度ゆらぎが小さい場合、輻射優勢期より物質優勢期に多く作られる傾向があることを示した。樽家は昨年度に引き続き、コールドダークマターハロー形成時に現れるシェルクロッシングと呼ばれる現象をラグランジュ摂動論を用いて記述、ヴラソフ-ポアソンシミュレーションとの詳細な比較を行なった。また、N体シミュレーションをもとにハロー形成後の位相空間構造を解析、自己相似解との比較を通して位相空間に現れるコールドダークマター特有の性質を調べた。川崎は宇宙のバリオン数を説明するアフレック・ダイン機構において、原始ブラックホールが生成されることを示した。さらに数値シミュレーションによってアクシオン・ストリングがスケーリング則からずれることを明らかにした。千葉はすばる望遠鏡の超広視野カメラのサーベイ観測に基づいて、暗黒物質のトレーサーである銀河系古成分恒星系の解析を行い、その空間分布やサブ構造に知見が得られた。 アクシオンが暗黒物質となるシナリオにおいて，崩壊定数が大統一理論のスケールにある場合にはアクシオンの存在量が初期振幅の微調整なしでは多くなりすぎるという問題があった．そこで高橋はQCDスケール以下の低エネルギーインフレーションにおいてはアクシオン場の確率分布がBunch-Davies分布に従い，そのため微調整なしに観測されている暗黒物質存在量を説明できることを示した．
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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
すべてのメンバーが活発に暗黒物質の性質，模型，分布や構造形成に関する研究を順調に行なうことで着実に研究成果をあげている．
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| 今後の研究の推進方策 |
郡は次世代ガンマ線望遠鏡CTAを用いた将来の矮小銀河の観測において、WIMPダークマターの対消滅に起因するガンマ線の検出が期待される。その予想される観測データの理論テンプレートを整備する。樽家は，位相空間から見たコールドダークマターの非線形構造形成について、特に、シェルクロッシング後の速度成分に現れる渦度の生成・発達に注目し、解析計算とヴラソフ-ポアソンシミュレーションとの比較を行う。また、前年度で明らかになったコールドダークマターハローの位相空間構造を、より観測銀河に近いサブハローを用いてどこまで明らかにできるか、N体シミュレーションによる解析を行う。川崎は，物質優勢期に生成される比較的小質量の原始ブラックホールが暗黒物質になる可能性を調べる。千葉は，引き続き銀河系古成分恒星系の理論解析を行って、暗黒物質の正体に関する制限を与える。高橋は自己相互作用する暗黒物質候補として隠れたセクターのモノポールについてその生成過程および実験的な含意について明らかにする．
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