• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2019 Fiscal Year Annual Research Report

暗黒物質の詳細な性質の解明に向けて

Research Project

Project/Area Number 18J10202
Research InstitutionThe University of Tokyo
Research Fellow 柳 圭祐  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY) 2018-04-25 – 2020-03-31
Keywords暗黒物質
Outline of Annual Research Achievements

宇宙論の標準模型では、「冷たい暗黒物質」が仮定される。この模型では暗黒物質は重力相互作用のみを行う。一方暗黒物質が質量 keV 程度と軽い場合、宇宙の進化の比較的後期まで相対論的に運動し、「熱い暗黒物質」となることが知られている。このような暗黒物質はその free-streaming によって宇宙の小規模構造を均してしまう。この効果が観測された宇宙の構造を再現できないくらい強い場合、そのような暗黒物質模型は棄却される。
本研究では、軽い暗黒物質がfreeze-in というプロセスで作られる場合に、宇宙の構造形成からくる制限を暗黒物質の素粒子模型パラメータの制限へと焼き直す方法を発展させた。特に得られた中間結果をニューラルネットワークによってフィットし、後々の観測のアップデートに即座に対応できるようにするとともに、データを公開することで他の研究者が容易に使えるようにした。
また、中性子星の表面温度観測は新たな暗黒物質探索の方法として非常に有望である。歳老いた中性子星の温度を測定することで暗黒物質の間接的な存在証拠を探ることができる。特にこの方法では地上で行う実験と比べて、非弾性散乱が起こりやすくそのような散乱の断面積が大きい模型を探索するのに非常に有効である。
本研究ではこのような先行研究のシナリオをより詳細に検討した。上記の方法には、もし中性子星に暗黒物質以外の加熱源があり、さらにそちらの効果の方が大きい場合には使えないという欠点がある。本研究ではRotochemical heatingという加熱源と暗黒物質による加熱との比較を行い、暗黒物質探索が可能になる条件を明らかにした。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

(7 results)

All 2020 2019

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Cooling theory faced with old warm neutron stars: role of non-equilibrium processes with proton and neutron gaps2020

    • Author(s)
      Yanagi Keisuke、Nagata Natsumi、Hamaguchi Koichi
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 492 Pages: 5508~5523

    • DOI

      https://doi.org/10.1093/mnras/staa076

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fingerprint matching of beyond-WIMP dark matter: neural network approach2020

    • Author(s)
      Bae Kyu Jung、Jinno Ryusuke、Kamada Ayuki、Yanagi Keisuke
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      Volume: 2020 Pages: 042~042

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2020/03/042

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Dark matter heating vs. rotochemical heating in old neutron stars2019

    • Author(s)
      Hamaguchi Koichi、Nagata Natsumi、Yanagi Keisuke
    • Journal Title

      Physics Letters B

      Volume: 795 Pages: 484~489

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.physletb.2019.06.060

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Constraining FIMP from the structure formation of the Universe: analytic mapping from mWDM2019

    • Author(s)
      Kamada Ayuki、Yanagi Keisuke
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      Volume: 2019 Pages: 029~029

    • DOI

      https://doi.org/10.1088/1475-7516/2019/11/029

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Limit on axion decay constant from the cooling neutron star in Cassiopeia A2020

    • Author(s)
      柳圭祐
    • Organizer
      Berkeley week
  • [Presentation] 中性子星の表面温度観測による暗黒物質の探索可能性2019

    • Author(s)
      柳圭祐
    • Organizer
      YITP-PPP2019
  • [Presentation] Dark Matter Heating vs. Rotochemical Heating in Old Neutron Stars2019

    • Author(s)
      柳圭祐
    • Organizer
      Dark matter searches in the 2020s - At the crossroads of the WIMP

URL: 

Published: 2021-01-27  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi