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2019 年度 研究成果報告書

格子QCDで探るアクシオン宇宙(国際共同研究強化)

研究課題

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研究課題/領域番号 15KK0176
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)

配分区分基金
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

研究代表者

北野 龍一郎  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, 教授 (50543451)

研究期間 (年度) 2016 – 2019
キーワード素粒子論
研究成果の概要

素粒子の相互作用はゲージ理論に従っている。その主役となるゲージ場は、ゲージ変換しても物理を変えない(つまり同じ)であるという原理に従い、これにより、多彩なトポロジー的性質を持つ。本研究では、強い相互作用におけるトポロジー的性質を調べ、宇宙の暗黒物質の候補であるアクシオンの性質について新しい知見を得た。特に、格子ゲージ理論のシミュレーションにより、アクシオン質量の初期宇宙での変化についての計算結果を発表した。また、ゲージ理論のトポロジー的性質を理論的に調べ、カラー閉じ込めとの関係や、3次元ゲージ理論の双対性との関連についての新しい研究結果を得ることができた。

自由記述の分野

素粒子論

研究成果の学術的意義や社会的意義

宇宙や素粒子の世界は謎だらけである。現在最大の謎の一つが、宇宙の暗黒物質の正体であろう。強い相互作用のトポロジーに関連した仮想粒子アクシオンはその候補であるが、その性質はあまりよく理解されてはいなかった。特に、初期宇宙の高温の環境においてどのような性質を持つか、特に質量の変化は現在の存在量を見積もる上で必要な情報となる。本研究では、質量の温度変化を格子シミュレーションにより計算し、新しい結果を発表した。また、一般にゲージ理論のトポロジー的性質に関するミステリーを理論的に考察し、興味深い結果を得た。

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公開日: 2021-02-19  

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