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2007 年度 実績報告書

宇宙線電子・陽電子観測による暗黒物質検出の可能性

研究課題

研究課題/領域番号 18540293
研究機関芝浦工業大学

研究代表者

吉田 健二  芝浦工業大学, システム工学部, 准教授 (90260984)

キーワード宇宙線電子 / 暗黒物質 / 宇宙線陽電子
研究概要

超対称性理論の予言するニュートラリーノや余剰次元理論の予言するカルツァークライン粒子のようなWIMP暗黒物質は、対消滅により電子・陽電子を生成することが計算されている。これらの電子・陽電子の内、特に単一エネルギーの電子・陽電子は100GeVからTeV領域のエネルギーを持つと期待されている。しかしながら、これまでに観測されている100GeV以上の宇宙線電子・陽電子観測データは不十分であり、ECCによる観測がほとんど唯一であった。このためPPB-BETSによる観測データを解析し、最終的な100GeV-ITeV領域の宇宙線電子+陽電子エネルギースペクトルを導出した。また、宇宙線電子+陽電子の到来方向を世界に先駆けて初めて求めることに成功し、等方的な到来方向と矛盾しないことを示した。100GeV以上の宇宙線電子+陽電子観測結果を説明するためには、WIMP暗黒物質の寄与がなくても統計的には十分説明可能であるが、例えば最も高エネルギーまで観測を行っているECCの電子+陽電子観測データを用いて、WIMP暗黒物質の対消滅により発生する電子・陽電子パラメータを求めると、エネルギーは890GeV、エネルギースペクトルは6.5×10^-2E^-2(m^-2 s^-1 sr^-1 GeV^-1)として解釈できる。WIMP質量に相当する電子・陽電子エネルギーは予測の範囲内であるが、フラックスは一桁以上大きく、将来計画による電子・陽電子観測が望まれる。将来計画での検出可能性の検討としては、特に宇宙ステーション搭載用宇宙線観測装置CALETに着目し、幾つかのWIMP暗黒物質パラメータにより計算を行った。その結果から、電子・陽電子、ガンマ線のハイブリッドな観測によりWIMP暗黒物質の間接観測が十分可能であることを示した。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Dark matter search with the CALET detector on-board ISS2008

    • 著者名/発表者名
      S. Torii, K. Yoshida, K. Kasahara, T. Tamura, J. Chang
    • 雑誌名

      Advances in Space Research 41

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cosmic-ray electron spectrum above 100GeV from PPB-BETS experiment in Antarctica2008

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshida, S. Torii, T. Yamagami, T. Tamura, H. Kitamura, et. al.
    • 雑誌名

      Advances in Space Research 41

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-energy cosmic ray electrons in the Galaxy2008

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshida
    • 雑誌名

      Advances in Space Research 41

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Prospects of gamma ray observations and dark matter search with CALET2008

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshida, S. Torii, K. Kasahara, Y. Shimizu, T. Tamura, J. Chang
    • 雑誌名

      Proc.of 30th International Cosmic Ray Conference

  • [雑誌論文] Energy spectrum and arrival directions of high-energy electrons over 100GeV observed with PPB-BETS2008

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshida, S. Torii, T. Yamagami, T. Tamura, H. Kitamura, et. al.
    • 雑誌名

      Proc.of 30th International Cosmic Ray Conference

  • [雑誌論文] CALETプロトタイプ検出器による気球実験結果と将来の長期間観測計画2008

    • 著者名/発表者名
      鳥居 祥二、清水 雄輝、吉田 健二, 他
    • 雑誌名

      大気球シンポジウム報告

      ページ: 128-131

  • [学会発表] Indirect Dark Matter Search by Space Observation2008

    • 著者名/発表者名
      K.Yoshida
    • 学会等名
      Advances in Cosmic Ray Science
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2008-03-17
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] CALETによるWIMP暗黒物質探索2008

    • 著者名/発表者名
      吉田 健二, 他 JEM-CALET WG
    • 学会等名
      第8回宇宙科学シンポジウム
    • 発表場所
      ISAS/JAXA
    • 年月日
      2008-01-09
  • [学会発表] WIMP対消滅からのガンマ線観測2007

    • 著者名/発表者名
      吉田 健二
    • 学会等名
      「暗黒物質と銀河構造」研究会
    • 発表場所
      伊勢
    • 年月日
      2007-09-29
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] PPB-BETSによる宇宙線電子エネルギースペクトルと到来方向の観測2007

    • 著者名/発表者名
      吉田 健二, 他
    • 学会等名
      日本物理学会第62回年次大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2007-09-22
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] Prospects of gamma-ray observations and dark matter search with CALET2007

    • 著者名/発表者名
      K.Yoshida for the CALET Collaboration
    • 学会等名
      30th International Cosmic Ray Conference
    • 発表場所
      Merida(Mexico)
    • 年月日
      2007-07-09
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [学会発表] Energy spectrum and arrival directions of high-energy electrons over 100GeV observed with PPB-BETS2007

    • 著者名/発表者名
      K.Yoshida, et. al.
    • 学会等名
      30th International Cosmic Ray Conference
    • 発表場所
      Merida(Mexico)
    • 年月日
      2007-07-04
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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