| 研究課題/領域番号 |
15K17632
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
須山 輝明 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (20456198)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 原始密度揺らぎ / ミニハロー / 暗黒物質 |
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| 研究実績の概要 |
小スケール原始密度揺らぎがおよそ千分の１程度以上の振幅を持っていたとすると、ホライズン再突入後に宇宙初期の段階で重力崩壊を起こし、暗黒物質から成る極コンパクトミニハロー(以下UCMHとする)が形成される。UCMHに起因する宇宙現象と現実の観測との比較からUCMHの存在量、ひいては原始揺らぎの振幅に制限を課すことが可能となる。本年度は、暗黒物質が素粒子物理学において有力候補の一つと考えられているWIMP粒子(Weakly interacting massive particle)である場合において研究を行った。具体的には、WIMP粒子の対消滅がUMCHのコア内部で効率的に起こり、そこから出てくるガンマ線やニュートリノのフラックスを評価した。個々のUCMHの密度分布は分かっていないため、密度がUCMH中心からの距離の関数として冪的に減衰するとし、その冪を自由パラメータとして扱い、そのパラメータの様々な値に対して、最終結果がどの程度変わるかを調べる方法を採用した。また、WIMP対消滅先の粒子として、クォーク、レプトン、ゲージボソンの３パターンについて調べた。得られた密度揺らぎの振幅に対する上限は、確かにこれらのパラメータに依存するものの、広範なパラメータ範囲に対して、おおよそ千分の１以上の制限が得られた。
現在、WIMPシナリオを想定した暗黒物質探索が世界の各地で精力的に行われており、将来それらの実験で暗黒物質が見つかった場合、この研究成果は小スケールの原始密度揺らぎを制限する非常に有効な方法となることが明らかになった。
また、大振幅の原始重力波があるとそこから観測と矛盾するほどの量の原始ブラックホールが生成することに着目し、原始重力波の振幅に対して、新しい制限を広い周波数帯に渡って導いた。
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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
まだ不定性の大きい極コンパクトミニハローの密度分布の形を、現象論的パラメータを導入することで表し、暗黒物質粒子の対消滅によって生じる娘粒子の種類の不定性も考慮に入れて、原始密度揺らぎの振幅に対する制限がどの程度それらの不定性に依存するかを明らかにしたことは、特定の場合にしか制限を与えていなかった先行研究の結果を進展させた点で新しい。さらに当初の研究計画では念頭になかった、原始重力波に対しても全く新しい制限方法を提案したことも大きな成果である。これらの理由により、研究はおおむね順調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 |
今後は、極コンパクトミニハロー形成を第一原理計算であるN体計算により明らかにし、それの密度分布や質量分布等の性質を明らかにする。これにより得られた極コンパクトミニハローの性質を今年度の研究結果にインプットすることで、原始密度揺らぎに対するより不定性の少ない制限を得ることを目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
今年度は、研究の遂行に当初の予定よりも時間がかかってしまい、そのため国内外の学会・研究会に参加する機会が予定よりも少なくなってしまい、結果として想定していた出張費全額を使用することは無理な状況となった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
今年度は、昨年度に得られた研究成果を幅広く研究コミュニティに周知すべく、国際会議や学会に積極的に参加する計画である。それに参加するための旅費として使用する計画である。
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