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2023 年度 実施状況報告書

粒子崩壊から探るダークセクター

研究課題

研究課題/領域番号 22K14029
研究機関東北大学

研究代表者

殷 文  東北大学, 理学研究科, 助教 (20908719)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2027-03-31
キーワード粒子崩壊 / ダークマター / 赤外線分光器 / WINERED / アクシオン / ボーズ増幅 / ホットダークマター / 間接探索実験
研究実績の概要

粒子崩壊に基づき、ダークマターの検証を目的した、赤外線分光技術を応用した探索実験を提唱した。これは、最先端赤外線分光器を用いて、矮小楕円体銀河を分光することにダークマター探索について著しい感度を得られる手法である。提唱手法に基づき実際の観測実験を2時間程度行った。その結果、対応するダークマター質量について世界で最高感度の制限を得られた。これは、提唱から約一年で世界的な感度を得られた本研究は、従来実験に数年かかるダークマター探索の歴史でも稀に見る超効率的なものと言わざるを得ない。このことから、本研究提案は現時点ですでに大成功している。
また、約40年前のパラダイムであったホットダークマターはすでにその構造形成の制限から排除されていると広く考えられた。私は、同様の模型において、初期宇宙で重い粒子の崩壊によりダークマターが生成される場合において、ボーズ増幅の効果を考慮した。その結果、同じ模型においても、ダークマターが非自明な運動量分布により生成されることがわかった。このことから、構造形成と無矛盾となりうることを指摘した。本研究成果をもとで、私は中村誠太郎賞を受賞した。
今年度では、これらを2本を含む、査読済み論文10と査読中論文4本を発表している。また、招待公演は14回である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本研究において提案した観測実験が非常にうまく進んでいる。
粒子崩壊に関する新しい理論的な知見も得られた。

今後の研究の推進方策

さらなる観測実験とデータ解析を進める。また、粒子崩壊に基づく、新たな探索実験原理を提案する。

次年度使用額が生じた理由

観測が思いの外うまくいったため、想定より少ない資金で研究が進んだ。新たな観測実験、およびデータ解析に関わる費用、研究打ち合わせの旅費に使う。新たな実験の提案をするため、専門家を招聘する。

  • 研究成果

    (27件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 2件、 オープンアクセス 12件、 査読あり 9件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 11件、 招待講演 14件)

  • [雑誌論文] Bubble Misalignment Mechanism for Axions2024

    • 著者名/発表者名
      [Junseok Lee,Kai Murai,Fuminobu Takahashi,Wen Yin]
    • 雑誌名

      arXiv

      巻: 0 ページ: 0

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] First Result for Dark Matter Search by WINERED2024

    • 著者名/発表者名
      [Wen Yin,Taiki Bessho,Yuji Ikeda,Hitomi Kobayashi,Daisuke Taniguchi,Hiroaki Sameshima,Noriyuki Matsunaga,Shogo Otsubo,Yuki Sarugaku,Tomomi Takeuchi,Haruki Kato,Satoshi Hamano,Hideyo Kawakita]
    • 雑誌名

      arXiv

      巻: 0 ページ: 0

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Indirect Detection of Decaying Dark Matter with High Angular Resolution: The Case for Axion Search by IRCS on the Subaru Telescope2024

    • 著者名/発表者名
      [Wen Yin,Kohei Hayashi]
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 960 ページ: 98

    • DOI

      10.3847/1538-4357/acfa01

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Gravitational waves from domain wall collapse, and application to nanohertz signals with QCD-coupled axions2024

    • 著者名/発表者名
      Kitajima Naoya、Lee Junseok、Murai Kai、Takahashi Fuminobu、Yin Wen
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 851 ページ: 138586~138586

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2024.138586

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] QCD axion hybrid inflation2023

    • 著者名/発表者名
      [Yuma Narita,Fuminobu Takahashi,Wen Yin]
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2023 ページ: 39

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2023/12/039

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stability of domain walls with inflationary fluctuations under potential bias, and gravitational wave signatures2023

    • 著者名/発表者名
      [Naoya Kitajima,Junseok Lee,Fuminobu Takahashi,Wen Yin]
    • 雑誌名

      arXiv

      巻: - ページ: -

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Role of QCD in moduli stabilization during inflation and axion dark matter2023

    • 著者名/発表者名
      Kitano Ryuichiro、Suzuki Motoo、Yin Wen
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2023 ページ: -

    • DOI

      10.1007/jhep11(2023)103

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Can baryon asymmetry be explained by a large initial value before inflation?2023

    • 著者名/発表者名
      Murai Kai、Takahashi Fuminobu、Yamada Masaki、Yin Wen
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 108 ページ: -

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.108.083518

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] QCD axion: A unique player in the axiverse with mixings2023

    • 著者名/発表者名
      [Kai Murai,Fuminobu Takahashi,Wen Yin]
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 108 ページ: -

    • DOI

      10.1103/physrevd.108.036020

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A novel probe of supersymmetry in light of nanohertz gravitational waves2023

    • 著者名/発表者名
      Murai Kai、Yin Wen
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2023 ページ: -

    • DOI

      10.1007/JHEP10(2023)062

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Thermal production of "cold hot dark matter" around eV2023

    • 著者名/発表者名
      [Wen Yin]
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2023 ページ: -

    • DOI

      10.1007/jhep05(2023)180

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Axion dark matter from first-order phase transition, and very high energy photons from GRB 221009A2023

    • 著者名/発表者名
      [Shota Nakagawa,Fuminobu Takahashi,Masaki Yamada,Wen Yin]
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 839 ページ: 137824

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2023.137824

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] eVダークマターの熱生成 と実験的探索2024

    • 著者名/発表者名
      [Wen Yin]
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 招待講演
  • [学会発表] ALP miracle and eV axion dark matter2024

    • 著者名/発表者名
      [Wen Yin]
    • 学会等名
      Extreme Mass Dark Matter Workshop: from Superlight to Superheavy,
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dark Matter, “eV-dark matter”, and WINERED2024

    • 著者名/発表者名
      [Wen Yin]
    • 学会等名
      マゼラン望遠鏡観測検討会
    • 招待講演
  • [学会発表] Axion and accelerator2024

    • 著者名/発表者名
      [Wen Yin]
    • 学会等名
      Hokkaido Workshop on Particle Physics at Crossroads,
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Current status of eV axion dark matter search2024

    • 著者名/発表者名
      [Wen Yin]
    • 学会等名
      FY2023 "What is dark matter? - Comprehensive study of the huge discovery space in dark matter窶?
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] eV axion dark matter2023

    • 著者名/発表者名
      [Wen Yin]
    • 学会等名
      Texas Symposium on Relativistic Astrophysics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Axion domain wall formations and implications2023

    • 著者名/発表者名
      [Wen Yin]
    • 学会等名
      Aso Workshop on Particle Physics and Cosmology 2023
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 素粒子宇宙論におけるニュートリノとダークマター2023

    • 著者名/発表者名
      [Wen Yin]
    • 学会等名
      第8回宇宙素粒子若手の会 秋の研究会
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dark Matter Models2023

    • 著者名/発表者名
      [Wen Yin]
    • 学会等名
      Tohoku University, GPPU seminar
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Axion domain wall formations and implications2023

    • 著者名/発表者名
      [Wen Yin]
    • 学会等名
      Advancements in Axion Physics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Thermal production of eV dark matter with bose-enhancement2023

    • 著者名/発表者名
      [Wen Yin]
    • 学会等名
      DWWG seminar
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] eVダークマターの熱的生成 およびボーズ増幅2023

    • 著者名/発表者名
      [Wen Yin]
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
  • [学会発表] Bose-Enhancement Effect in Thermal Production of Light Dark Matter -Accessibility to Accelerator Experiments-2023

    • 著者名/発表者名
      [Wen Yin]
    • 学会等名
      Seminar at Liaoning Normal Univ.
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Light dark matter around eV mass range2023

    • 著者名/発表者名
      [Wen Yin]
    • 学会等名
      TDLI-PKU BSM Workshop 2023: Looking to the Sky, 2nd
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dark Matter, “eV-Dark Matter”, and WINERED2023

    • 著者名/発表者名
      [Wen Yin]
    • 学会等名
      マゼラン望遠鏡観測検討会
    • 招待講演

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公開日: 2024-12-25  

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