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2021 年度 実績報告書

標準模型を超える物理・暗黒物質の最有力候補としてのアクシオンの存在量

研究課題

研究課題/領域番号 21H01080
配分区分補助金
研究機関東京工業大学

研究代表者

山口 昌英  東京工業大学, 理学院, 特定教授 (80383511)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2026-03-31
キーワードアクシオン
研究実績の概要

暗黒物質の候補の内、軽いスカラー暗黒物質、特にアクシオンは、ボーズ-アインシュタイン凝縮として重力的に結合してボソンスターと呼ばれるクランプを構成し、今日、銀河系ハロー内に大量に存在する可能性がある。通常のQCDアクシオンとアクシオンライク粒子から構成されるクランプに対して重力マイクロレンズ現象の期待値を計算し、EROS-2サーベイやすばるハイパー・スプリームカム観測からのマイクロレンズ効果による制限を導いた。レンズや源となる天体のサイズが有限であるという効果を解析に含めて、詳細な重力レンズ効果の計算を行った。有限レンズサイズ効果は、点状のアインシュタインリング半径と典型的なクランプの大きさの比によって定義される一つのパラメータで特徴つけられることがわかった。特に、このパラメータがある大きさ以下の場合、クランプの大きさが有限であるため、源となる天体の拡大が著しく抑制されることが確認された。暗黒物質が実際にクランプになった割合、個々のボソンスターの密度、アクシオンの自己結合をパラメータとして、アクシオンの質量に対して制限を与えた。また 反発する自己相互作用を持つ一般的なスカラー暗黒物質候補からなるクランプも考察し制限を与えた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

アクシオンが暗黒物質になりえるかどうか判断するのに必要な情報が多角的に得られ、着実に成果が出ているから。

今後の研究の推進方策

ストリング等の位相的欠陥についての研究を行う。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件)

  • [国際共同研究] Tufts University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Tufts University
  • [国際共同研究] University of Jyvaskyla(フィンランド)

    • 国名
      フィンランド
    • 外国機関名
      University of Jyvaskyla
  • [雑誌論文] Microlensing constraints on axion stars including finite lens and source size effects2021

    • 著者名/発表者名
      Kohei Fujikura, Mark P. Hertzberg, Enrico D. Schiappacasse, Masahide Yamaguchi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 104 ページ: 123012, 1-20

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.104.123012

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著

URL: 

公開日: 2023-12-25  

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