2022 年度研究成果報告書

重力崩壊型超新星爆発のシミュレーションで探るアクシオンの性質

研究課題

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研究課題/領域番号	21K20369
研究種目	研究活動スタート支援
配分区分	基金
審査区分	0203:素粒子、原子核、宇宙物理学およびその関連分野
研究機関	福岡大学
研究代表者	森寛治福岡大学, 公私立大学の部局等, ポスト・ドクター (50910816)
研究期間 (年度)	2021-08-30 – 2023-03-31
キーワード	アクシオン / 超新星爆発
研究成果の概要	本研究では、アクシオンと呼ばれる未発見の素粒子を、超新星爆発を用いて探索する手法を開発した。報告者は、アクシオンの生成と消滅によるプラズマの冷却・加熱効果を取り入れた超新星シミュレーションを実施し、観測可能量に対する影響を調べた。その結果、超新星の爆発エネルギーはアクシオン加熱によって従来のモデルより大きくなること、その一方でニュートリノや重力波の信号はより小さくなることを定量的に明らかにした。
自由記述の分野	理論宇宙物理学
研究成果の学術的意義や社会的意義	素粒子物理学の目標は、この世界の最も基本的な構成要素を明らかにすることである。これまで、加速器のような巨大な実験装置を用いた研究が素粒子物理学を牽引し、世界の基本構造に対する人類の理解は飛躍的に進歩してきた。一方、そのような大規模な研究を行うためは多額の費用と時間を要するため、さらなる進展のためには異なるアイデアに基づく代替手法が必要とされている。その一つが、本研究で報告者が開拓している、天体現象を用いた手法である。本研究を通して、超新星の爆発エネルギーのような観測可能量が、地上実験で捉えることのできなかった未発見の粒子を探索する上で有用であることが明らかになった。