アクシオン型モジュライの引き起こす多様な宇宙現象をもちいた余剰次元探査

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22244030
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 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: 小玉 英雄 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 (40161947)
• 研究分担者: 太田 信義 近畿大学, 理工学部, 教授 (90167304) ; 高橋 史宜 東京大学, 数物宇宙連携機構, 特任助教 (60503878) ; 中山 和則 東京大学, 大学院理学系研究科, 助教 (90596652)
• 連携研究者: 太田 信義 近畿大学, 理工学部, 教授 (90167304) ; 柴田 大 京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (80252576) ; 溝口 俊弥 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究機関講師 (00222323) ; 小林 達夫 京都大学, 京都大学, 准教授 (60322153) ; 早田 次郎 京都大学, 大学院理学研究科, 准教授 (00222076) ; 郡 和範 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教 (50565819) ; 石橋 明浩 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究員 (10469877) ; 井岡 邦仁 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (80402759) ; 高橋 史宜 東北大学, 大学院理学研究科, 准教授 (60503878) ; 吉野 裕高 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究員 (20377972) ; 野澤 真人 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究員 (60547321) ; 永田 竜 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究員 (00571209) ; 川中 宣太 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究員 (60507838) ; 富沢 真也 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究員 (20624042)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: アクシオン / 超弦理論 / モジュライ / ブラックホール / ガンマ線天文学 / 宇宙背景放射 / 重力波 / インフレーション

研究概要

究極理論への新たな実験観測ウインドウの開拓を目指して，宇宙物理現象論と超弦理論・超重力理論の双方からアクシオンについて組織的な研究を行い，200編を超える論文を発表した．主な成果は，回転ブラックホールの引き起こすアクシオンボーズノバ現象の数値シミュレーションによる実証とその重力波による観測可能性の発見，高エネルギーガンマ線観測と赤外線放射観測の矛盾をアクシオンにより解消するパラメータの導出，重いモジュライの崩壊により生成されたアクシオンの宇宙背景放射への影響の評価とそれによる余剰空間コンパクト化への制限，アクシオン起源の等曲率ゆらぎや位相的励起生成に基づく素粒子模型への制限の導出などである．

研究成果

• [雑誌論文] Covariant Approach to the No-ghost Theorem in Massive Gravity (2014)
  • 著者名/発表者名: Taichiro Kugo, Nobuyoshi Ohta
  • 雑誌名: Prog.Theor. Exp. Phys. 巻: (掲載決定)
  • DOI: 10.1093/ptep/ptu046
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gravitational radiation from an axion cloud around a black hole: Superradiant phase (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Yoshino, Hideo Kodama
  • 雑誌名: Prog. Theor. Exp. Phys. ページ: 043E02
  • DOI: 10.1093/ptep/ptu029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stability of the Schwarzschild-de Sitter black hole in the dRGT massive gravity theory (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideo Kodama, Ivan Arraut
  • 雑誌名: Prog. Theor. Exp. Phys. 巻: 2014 ページ: 023E02
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chaotic Inflation with Right-handed Sneutrinos after Planck (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazunori Nakayama, Fuminobu Takahashi, Tsutomu T. Yanagida
  • 雑誌名: Phys.Lett. 巻: B730 ページ: 24
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2014.01.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] 130GeV gamma-ray line through axion conversion (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Yamanaka, K. Kohri, K. Ioka, M. M. Nojiri
  • 雑誌名: JCAP 巻: 1402 ページ: 046
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2014/02/046
  • 査読あり
• [雑誌論文] More on cosmological constraints on spontaneous R-symmetry breaking models (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Hamada, K. Kamada, T. Kobayashi, Y. Ookouchi
  • 雑誌名: JCAP01 ページ: 024
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2014/01/024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic powerlaw k-inflation (2013)
  • 著者名/発表者名: Junko Ohashi, Jiro Soda, Shinji Tsujikawa
  • 雑誌名: Phys. Rev. 巻: D88 ページ: 103517
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.88.103517
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observational signatures of anisotropic inflationary models (2013)
  • 著者名/発表者名: Junko Ohashi, Jiro Soda, Shinji Tsujikawa
  • 雑誌名: JCAP 巻: 1312 ページ: 009
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2013/12/009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cosmological constraints on axionic dark radiation from axion-photon conversion in the early Universe (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Higaki, K. Nakayama, F. Takahashi
  • 雑誌名: JCAP 巻: 1309 ページ: 030
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2013/09/030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polynomial Chaotic Inflation in Supergravity (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Nakayama, F. Takahashi, T. T. Yanagida
  • 雑誌名: JCAP 巻: 1308 ページ: 038
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2013/08/038
  • 査読あり
• [雑誌論文] Moduli-Induced Axion Problem (2013)
  • 著者名/発表者名: Higaki, K. Nakayama, F. Takahashi
  • 雑誌名: JHEP 巻: 1307 ページ: 005
  • DOI: 10.1007/JHEP07(2013)005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cosmic R-string in thermal history (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kobayashi, K. Ohashi, Y. Ookouchi
  • 雑誌名: JHEP 巻: 1305 ページ: 091
  • DOI: 10.1007/JHEP05(2013)091
  • 査読あり
• [雑誌論文] Precise Measurements of Primordial Power Spectrum with 21 cm Fluctuations (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kohri, Y. Oyama, T. Sekiguchi, T. Takahashi
  • 雑誌名: JCAP 巻: 1310 ページ: 065
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2013/10/065
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Spectral Index and its Running in Axionic Curvaton (2013)
  • 著者名/発表者名: Fuminobu Takahashi
  • 雑誌名: JCAP 巻: 1306 ページ: 013
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2013/06/013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Axions : Theory and Cosmological Role (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kawasaki, Kazunori Nakayam
  • 雑誌名: Ann. Rev. Nucl. Part. Sci. 巻: 63 ページ: 69-95
  • DOI: 10.1146/annurev-nucl-102212-170536
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superradiant instabilities in astrophysical systems (2013)
  • 著者名/発表者名: Helvi Witek, Vitor Cardoso, Akihiro Ishibashi, Ulrich Sperhake
  • 雑誌名: Phys.Rev. 巻: D87 ページ: 043513
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.87.043513
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cosmic R-string, R-tube and Vacuum Instability (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Eto, Y. Hamada, K. Kamada, Tatsuo Kobayashi, K. Ohashi, Y. Ookouchi
  • 雑誌名: JHEP 巻: 1303 ページ: 159
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cosmological constraints on spontaneous R-symmetry breaking models (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Hamada, K. Kamada, Tatsuo Kobayashi, Y. Ookouchi
  • 雑誌名: JCAP 巻: 1304 ページ: 043
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2013/04/043
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-Gaussianity from Axionic Curvaton (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Kawasaki, T. Kobayashi, F. Takahashi
  • 雑誌名: JCAP 巻: 1303 ページ: 016
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2013/03/016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Classification and stability of vacua in maximal gauged supergravity (2013)
  • 著者名/発表者名: Hideo Kodama, Masato Nozawa
  • 雑誌名: JHEP 巻: 1301 ページ: 045
  • DOI: 10.1007/JHEP01(2013)045
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination of neutrino mass hierarchy by 21 cm line and CMB B-mode polarization observations. (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Oyama, A. Shimizu, Kazunori Kohri
  • 雑誌名: Phys. Lett. 巻: B718 ページ: 1186-1193
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2012.12.053
  • 査読あり
• [雑誌論文] Perturbations of slowly rotating black holes: massive vector fields in the Kerr metric (2012)
  • 著者名/発表者名: P. Pani, V. Cardoso, L. Gualtieri, E. Berti. Akihiro Ishibashi
  • 雑誌名: Phys.Rev. 巻: D86 ページ: 104017
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.86.104017
  • 査読あり
• [雑誌論文] Black hole bombs and photon mass bounds (2012)
  • 著者名/発表者名: P. Pani, V. Cardoso, L. Gualtieri, E. Berti. Akihiro Ishibashi
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 109 ページ: 131102
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.131102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dark Radiation and Dark Matter in Large Volume Compactifications. (2012)
  • 著者名/発表者名: Tetsutaro Higaki, Fuminobu Takahashi
  • 雑誌名: JHEP 巻: 1211 ページ: 125
  • 査読あり
• [雑誌論文] When is Multimetric Gravity Ghost-free? (2012)
  • 著者名/発表者名: Kouichi Nomura, Jiro Soda
  • 雑誌名: Phys. Rev. 巻: D86 ページ: 084052
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.86.084052
  • 査読あり
• [雑誌論文] Higgs, Moduli Problem, Baryogenesis and Large Volume Compactifications (2012)
  • 著者名/発表者名: Higaki, K. Kamada, Fuminobu Takahashi
  • 雑誌名: JHEP 巻: 1209 ページ: 043
  • DOI: 10.1007/JHEP09(2012)043
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bosenova collapse of axion cloud around a rotating black hole (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Yoshino, Hideo Kodama
  • 雑誌名: Prog. Theor. Phys. 巻: 128 ページ: 153-190
  • DOI: 10.1143/PTP.128.153
  • 査読あり
• [雑誌論文] Destabilizing Tachyonic Vacua at or above the BF Bound (2012)
  • 著者名/発表者名: Sugumi Kanno, Misao Sasaki, Jiro Soda
  • 雑誌名: Prog. Theor. Phys. 巻: 128 ページ: 213-226
  • DOI: 10.1143/PTP.128.213
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-Gaussian isocurvature perturbations in dark radiation (2012)
  • 著者名/発表者名: E. Kawakami, M. Kawasaki, K. Miyamoto, Kazunori Nakayama, T. Sekiguchi
  • 雑誌名: JCAP 巻: 1207 ページ: 037
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2012/07/037
  • 査読あり
• [雑誌論文] Statistical Anisotropy from Anisotropic Inflation (2012)
  • 著者名/発表者名: Jiro Soda
  • 雑誌名: Class. Quant. Grav. 巻: 29 ページ: 083001
  • DOI: 10.1088/0264-9381/29/8/083001
  • 査読あり
• [雑誌論文] The inflating curvaton (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Dimopoulos, Kazunori Kohri, D. H. Lyth, T. Matsuda
  • 雑誌名: JCAP 巻: 1203 ページ: 022
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2012/03/022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Axiverse and Black Hole (2012)
  • 著者名/発表者名: Hideo Kodama, Hirotaka Yoshino
  • 雑誌名: IJMP:Conference Series 巻: 7 ページ: 84-115
  • DOI: 10.1142/S2010194512004199
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isocurvature perturbations in extra radiation (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Kawasaki, K.Miyamoto, Kazunori Nakayama, T.Sekiguchi
  • 雑誌名: JCAP 巻: 1202 ページ: 022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parity Violation in Graviton Non-gaussianity (2011)
  • 著者名/発表者名: Jiro Soda, Hideo Kodama, Masato Nozawa
  • 雑誌名: JHEP 巻: 1108 ページ: 067
  • DOI: 10.1007/JHEP08(2011)067
  • 査読あり
• [雑誌論文] Note on moduli stabilization, supersymmetry breaking and axiverse (2011)
  • 著者名/発表者名: Tetsutaro Higaki, Tatsuo Kobayashi
  • 雑誌名: Phys. Rev. 巻: D84 ページ: 045021
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.84.045021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic Inflation with Non-Abelian Gauge Kinetic Function (2011)
  • 著者名/発表者名: Keiju Murata, Jiro Soda
  • 雑誌名: JCAP 巻: 1106 ページ: 037
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2011/06/037
  • 査読あり
• [雑誌論文] A theory of extra radiation in the Universe (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Nakayama, F. Takahashi, T. T. Yanagida
  • 雑誌名: Phys. Lett. 巻: B697 ページ: 275
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2011.02.013
  • 査読あり
• [学会発表] Superradiance instability of a Kerr black hole and axionic bose nova (2013)
  • 著者名/発表者名: Hideo Kodama, Hirotaka Yoshino
  • 学会等名: 27th Texas Symposium on Relativistic Astrophysics
  • 発表場所: Fairmont Hotel, Dallas, USA
  • 年月日: 2013-12-10
• [学会発表] Axionic dark radiation from string moduli (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazunori Nakayama
  • 学会等名: PASCOS2013
  • 発表場所: GIS International Convention Center, Taiwan
  • 年月日: 2013-11-20
• [学会発表] Multi-Messenger Astrophysics (2013)
  • 著者名/発表者名: Kunihito Ioka
  • 学会等名: 1st APCTP-NBIA joint workshop on Cosmology and Astroparticle
  • 発表場所: APCTP, Pohang, Korea
  • 年月日: 2013-10-21
• [学会発表] Planck implications for high energy physics (2013)
  • 著者名/発表者名: Fuminobu Takahashi
  • 学会等名: String phenomenology 2013
  • 発表場所: DESY, Germany
  • 年月日: 2013-07-18
• [学会発表] Phenomenological aspects of magnetized brane models (2012)
  • 著者名/発表者名: Tatsuo Kobayashi
  • 学会等名: The 4th Bethe Center Workshop on Unification and String Theory
  • 発表場所: Bad Honnef, Germany
  • 年月日: 2012-10-01
• [学会発表] Accelerating Universes in String Theory via Field Redefinition (2012)
  • 著者名/発表者名: Nobuyoshi Ohta
  • 学会等名: String Phenomenology
  • 発表場所: Cambridge University, UK
  • 年月日: 2012-06-25
• [学会発表] Impact of gauge fields on inflation (2012)
  • 著者名/発表者名: Jiro Soda
  • 学会等名: 2012 international workshop on String Theory and Cosmology
  • 発表場所: Grand Hotel, Pusan,Korea
  • 年月日: 2012-06-15
• [学会発表] Axion searches in astrophysics (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Kohri
  • 学会等名: Near infrared background and the epoch of reionization
  • 発表場所: University of Texas, Austin, United States
  • 年月日: 2012-05-15
• [学会発表] Bosenova collapse of axion cloud around a rotating black hole (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Yoshino, Hideo Kodama
  • 学会等名: Black Holes: New Horizons
  • 発表場所: Banff International Research Station, Canada
  • 年月日: 2011-11-21
• [学会発表] Perturbation Theory of Black Holes (2011)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Ishibashi
  • 学会等名: Numerical Relativity and High Energy Physics workshop
  • 発表場所: Madeira Island, Portugal
  • 年月日: 2011-09-03
• [図書] 宇宙物理学KEK教科書シリーズ3 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小玉英雄,井岡邦仁,郡和範
  • 総ページ数: 291
  • 出版者: 共立出版