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2019 年度 実績報告書

極弱相互作用を持つ軽い新粒子の宇宙論的進化と探索

研究課題

研究課題/領域番号 17H02875
研究機関東北大学

研究代表者

高橋 史宜  東北大学, 理学研究科, 教授 (60503878)

研究分担者 石渡 弘治  金沢大学, 数物科学系, 准教授 (40754271)
横崎 統三  東北大学, 理学研究科, 助教 (80779322)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード極弱粒子
研究実績の概要

高橋はダークフォトンがダークマターとなるシナリオにおいて,新たな生成機構を提案した。特に従来難しかった極めて軽い質量をもつダークフォトンが冷たいダークマターとなることがわかった。さらに隠れたセクターにおけるモノポールがアクシオンを通じて標準理論粒子と結合するシナリオを提唱し,そのようなアクシオンが将来実験で見つかりうるパラメター領域およびダークマター直接探査によってモノポールが見つかる領域を同定した。また高橋はaxion-like particleがインフレーションを引き起こした場合に,その質量と崩壊定数の間にシンプルな関係があることを発見し,将来ビームダンプ実験で検証可能な領域があることを示した。石渡はマルチメッセンジャー天文学を活用した暗黒物質探索の研究を遂行した。暗黒物質から発生しうる宇宙線粒子全てを天の川銀河内と銀河外それぞれの領域でシミュレーションし、それらを現在存在する高エネルギー宇宙線観測データ全てと比較し、暗黒物質の性質に迫るコードを完成させた。今回特に着目したのは高エネルギー領域のデータであったが、低いエネルギー領域の宇宙線観測への応用が期待でき、今後の極弱新粒子探索に繋がる研究成果を得ることができた。素粒子論において、世代の数がなぜ3であるかは大きな謎であり、標準模型ではこれを説明することができない。超対称非線形シグマ模型は世代数3を説明する一つの可能性である。横崎は,この模型が超重力と無矛盾であることを要求するとアクシオンの存在が予言されることを示した。このアクシオンは、ABRACADABRA等の将来実験で検出が可能である。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (27件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 9件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 11件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 7件、 招待講演 6件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] ハーバード大学/MIT/Tufts(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ハーバード大学/MIT/Tufts
  • [国際共同研究] KAIST(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      KAIST
  • [国際共同研究] TD Lee Institute(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      TD Lee Institute
  • [雑誌論文] Probing heavy dark matter decays with multi-messenger astrophysical data2020

    • 著者名/発表者名
      Ishiwata Koji、Macias Oscar、Ando Shin'ichiro、Arimoto Makoto
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2020 ページ: 003~003

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2020/01/003

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Hidden monopole dark matter via axion portal and its implications for direct detection searches, beam-dump experiments, and the H0 tension2020

    • 著者名/発表者名
      Daido Ryuji、Ho Shu-Yu、Takahashi Fuminobu
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2020 ページ: 185

    • DOI

      10.1007/JHEP01(2020)185

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stochastic inflation with an extremely large number of e-folds2020

    • 著者名/発表者名
      Kitajima Naoya、Tada Yuichiro、Takahashi Fuminobu
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 800 ページ: 135097~135097

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2019.135097

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Relic abundance of dark photon dark matter2020

    • 著者名/発表者名
      Agrawal Prateek、Kitajima Naoya、Reece Matthew、Sekiguchi Toyokazu、Takahashi Fuminobu
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 801 ページ: 135136~135136

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2019.135136

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Bino-wino coannihilation as a prediction in the E7 unification of families2019

    • 著者名/発表者名
      Yanagida Tsutomu T.、Yin Wen、Yokozaki Norimi
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2019 ページ: 169

    • DOI

      10.1007/JHEP12(2019)169

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Muon g-2 in Split-Family SUSY in light of LHC run II2019

    • 著者名/発表者名
      Ibe Masahiro、Suzuki Motoo、Yanagida Tsutomu T.、Yokozaki Norimi
    • 雑誌名

      The European Physical Journal C

      巻: 79 ページ: 688

    • DOI

      10.1140/epjc/s10052-019-7186-5

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Gaugino mediation scenarios for muon g ? 2 and dark matter2019

    • 著者名/発表者名
      Cox Peter、Han Chengcheng、Yanagida Tsutomu T.、Yokozaki Norimi
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2019 ページ: 097

    • DOI

      10.1007/JHEP08(2019)097

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Leptogenesis after superconformal subcritical hybrid inflation2019

    • 著者名/発表者名
      Gunji Yoshihiro、Ishiwata Koji
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2019 ページ: 065

    • DOI

      10.1007/JHEP09(2019)065

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] QCD axion on hilltop by a phase shift of π.2019

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Fuminobu、Yin Wen
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2019 ページ: 120

    • DOI

      10.1007/JHEP10(2019)120

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Anthropic bound on dark radiation and its implications for reheating2019

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Fuminobu、Yamada Masaki
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2019 ページ: 001~001

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2019/07/001

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Non-singular bouncing cosmology with positive spatial curvature and flat scalar potential2019

    • 著者名/発表者名
      Matsui Hiroki、Takahashi Fuminobu、Terada Takahiro
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 795 ページ: 152~159

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2019.06.013

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ALP inflation and Big Bang on Earth2019

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Fuminobu、Yin Wen
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2019 ページ: 095

    • DOI

      10.1007/JHEP07(2019)095

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Relaxing the cosmological moduli problem by low-scale inflation2019

    • 著者名/発表者名
      Ho Shu-Yu、Takahashi Fuminobu、Yin Wen
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2019 ページ: 149

    • DOI

      10.1007/JHEP04(2019)149

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] SUSY model for dark matter and muon g-22020

    • 著者名/発表者名
      N. Yokozaki
    • 学会等名
      新学術領域「なぜ宇宙は加速するのか?- 徹底的究明と将来への挑戦-」(Why does the Universe accelerate?-Exhaustive study and challenge for the future)
    • 国際学会
  • [学会発表] Phenomenology of superconformal subcritical hybrid inflation2020

    • 著者名/発表者名
      K.Ishiwata
    • 学会等名
      Miyazaki Workshop on Particle Physics and Cosmology 2020
    • 招待講演
  • [学会発表] Dark Matter2020

    • 著者名/発表者名
      Fuminobu Takahashi
    • 学会等名
      Cosmic acceleration symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Leptogenesis in superconformal subcritical hybrid inflation2019

    • 著者名/発表者名
      K. Ishiwata
    • 学会等名
      Planck 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Probing heavy dark matter decays with multi-messenger astrophysical data2019

    • 著者名/発表者名
      K. Ishiwata
    • 学会等名
      Scalar 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Brief review of direct detection of dark matter2019

    • 著者名/発表者名
      K. Ishiwata
    • 学会等名
      2019年度第1回CRC将来計画タウンミーティング
    • 招待講演
  • [学会発表] Anthropic Bound on Dark Radiation2019

    • 著者名/発表者名
      Fuminobu Takahashi
    • 学会等名
      43rd Johns Hopkins Workshop
    • 国際学会
  • [学会発表] Axion-DM 理論2019

    • 著者名/発表者名
      Fuminobu Takahashi
    • 学会等名
      ダークマター懇談会
    • 招待講演
  • [学会発表] ALP cosmology and its experimental implications2019

    • 著者名/発表者名
      Fuminobu Takahashi
    • 学会等名
      Axions in the Lab and in the Cosmos
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Axion and Inflation2019

    • 著者名/発表者名
      Fuminobu Takahashi
    • 学会等名
      New Physics at the Low Energy Scales NEPLES-2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 宇宙物理学ハンドブック2020

    • 著者名/発表者名
      高原文郎、家正則、小玉英雄、高橋忠幸
    • 総ページ数
      912
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      978-4-254-13127-7

URL: 

公開日: 2021-01-27  

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