2021 Fiscal Year Annual Research Report
Multimesseger Study of Heavy Dark Matter
| Project Area | What is dark matter? - Comprehensive study of the huge discovery space in dark matter |
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| Project/Area Number |
20H05852
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
村瀬 孔大 京都大学, 基礎物理学研究所, 特任准教授 (00839433)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤井 俊博 京都大学, 白眉センター, 特定助教 (50706877)
廣島 渚 富山大学, 学術研究部理学系, 助教 (60845741)
山中 真人 大阪市立大学, 南部陽一郎物理学研究所, 特任助教 (70585992)
成子 篤 京都大学, 基礎物理学研究所, 特定助教 (80749507)
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| Project Period (FY) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| Keywords | ダークマター / マルチメッセンジャー / ニュートリノ / ガンマ線 / ダークマターハロー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
天体で加速された宇宙線が起こす粒子反応や重いダークマターの崩壊によって作られた高エネルギーニュートリノは宇宙背景放射ニュートリノと相互作用してカスケードを起こし、より低いエネルギーのニュートリノやガンマ線を作る可能性がある。ニュートリノ自己相互作用は素粒子標準モデルだけでなく標準モデルを超える理論でも期待されており、Muon g-2実験やハッブル定数問題との関連が議論されている。伝搬中のニュートリノ自己相互作用とカスケード過程を時間依存性を考慮して解く定式化を行い、数値コードを開発した。高エネルギーニュートリノ背景放射に結果を応用して、MeV質量の新ベクトル粒子が媒介する相互作用について制限を行った。ダークマターが対消滅して作られるニュートリノやガンマ線の場合、小スケールでのダークマターハローの性質を知ることは、背景放射フラックスの評価だけでなく銀河団や矮小銀河からのダークマター信号を調べる際に重要になる。そこで拡張されたPress-Schechter理論をもとに、ダークマターサブハローの質量関数の性質を記述する定式化を構築した。またプランク質量を超えるような重いダークマターの可能性として原始ブラックホールが議論されているが、原始ブラックホールからのジェットやその降着円盤風が銀河間空間に環境に与える影響を考察し、Leo Tと呼ばれる矮小銀河の観測を用いて原始ブラックホールがダークマターに占める割合についての新しい制限を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウィルスの影響により、ポスドクのDas氏とSong氏の雇用が遅延した。また研究会への出席、情報収集、発表や海外研究者との共同研究に支障があった。
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| Strategy for Future Research Activity |
重いダークマターの制限において、超高エネルギーニュートリノとニュートリノ背景放射の銀河団と矮小銀河についてFermiによるガンマ線データとIceCubeによるニュートリノデータを解析し、重いダークマターの粒子の寿命や対消滅断面積について新しい制限を行う。
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