Axion dark matter search with the world's largest radio telescope SKA

使用世界上最大的射电望远镜 SKA 进行 Axion 暗物质搜索

• 批准号: 21KK0050
• 负责人: 浦川 優子
• 金额: $ 12.15万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-10-07 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21KK0050/
• 关键词: アクシオン; 暗黒物質; 電波観測

本研究の目的は、日本及びドイツの国際共同研究ネットワークを確立し、電波観測を通じてアクシオン暗黒物質の痕跡の網羅的な探査を行うことである。２０２２年度行った研究は以下の通りである。課題１）重力波観測を通じたアクシオン暗黒物質の探査について　アクシオン由来の重力波の特徴として、右巻きと左巻きの重力波の振幅が異なる（円偏光を持つ）ことが挙げられる。これまでにパルサーの観測を通じた重力波検出法（パルサータイミングアレイ）を用いた円偏光を持つ重力波検出において直面する困難な点を整理した上で、円偏光を持つ重力波の検出可能性を検証した。現在はこれらの成果を論文としてまとめているところである。課題２）アクシオンミニクラスターの新たな形成シナリオについて　アクシオンは暗黒物質の有力な候補の一つであるが、元々はQCDの強いCP問題を解決するために提案されたものである。暗黒物質の有力な候補であるQCDアクシオンは、QCD相転移期にグルーオンとの直接相互作用を通じてポテンシャルを獲得する。2022年3月に、Journal of Cosmology and Astroparticle Physicsに出版された論文（Kogai, Kitajima, Urakawa）では、直接相互作用の影響により、アクシオンが非常に非一様性な空間分布を形成することを示した。この成果を基盤とし現在は物質優勢期における時間進化を評価し、我々が提案したシナリオにおけるアクシオンミニクラスターの残存量と観測可能性の見積もりを現在行なっており、今年度中に論文として成果発表する予定である。課題３）電波観測を通じたアクシオン暗黒物質の探査について　２０２１年１１月にVLA/VLBAにおける観測提案が採択され、２０２２年６月までに予定通りデータ収集を終え、現在データの解析を行っている。

这项研究的目的是建立日本和德国之间的国际联合研究网络，通过射电观测全面寻找轴子暗物质的踪迹。 2022年进行的研究如下。主题1）通过引力波观测探索轴子暗物质轴子衍生引力波的一个特点是右旋和左旋引力波具有不同的振幅（它们具有圆偏振）。通过脉冲星观测梳理了利用引力波探测方法（脉冲星计时阵列）探测圆偏振光引力波所面临的困难后，我们对圆偏振光探测引力波的可能性进行了验证。我们目前正在将这些结果汇编成一篇论文。问题2）关于轴子微团簇的新形成场景轴子是暗物质最有希望的候选者之一，但它们最初是为了解决QCD的强CP问题而提出的。 QCD 轴子是暗物质的有希望的候选者，在 QCD 相变期间通过与胶子的直接相互作用获得潜力。 2022年3月，《宇宙学与天体粒子物理学杂志》（Kogai、Kitajima、Urakawa）发表的一篇论文表明，由于直接相互作用的影响，轴子形成了高度不均匀的空间分布。基于这一结果，我们目前正在评估物质主导时期的时间演化，并估计我们提出的场景中轴子微型星团的剩余数量和可观测性，并计划在本财年内将结果作为论文发表。议题3）通过射电观测探索轴子暗物质 VLA/VLBA观测提案于2021年11月通过，数据收集按计划于2022年6月完成，目前正在进行数据分析。

项目成果

delta N formalism for gravitational waves

引力波的 delta N 形式

• 发表时间: 2022
• 作者: Fukunaga Hayato;Kitajima Naoya;Urakawa Yuko;浦川優子
• 通讯作者: 浦川優子

Signature of axion dark matter through gravitational messenger

轴子暗物质通过引力信使的签名

• 发表时间: 2021
• 作者: Fukunaga Hayato;Kitajima Naoya;Urakawa Yuko;浦川優子;浦川 優子;Yuko Urakawa;Yuko Urakawa;Yuko Urakawa
• 通讯作者: Yuko Urakawa

New scenario of QCD axion clump formation. Part I. Linear analysis

QCD 轴子团块形成的新场景。

• DOI: 10.1088/1475-7516/2022/03/039
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
• 影响因子: 6.4
• 作者: Kitajima Naoya;Kogai Kazuhiro;Urakawa Yuko
• 通讯作者: Urakawa Yuko

New scenario of axion minicluster formation

轴子小团簇形成的新情景

• 发表时间: 2021
• 作者: Fukunaga Hayato;Kitajima Naoya;Urakawa Yuko;浦川優子;浦川 優子;Yuko Urakawa;Yuko Urakawa
• 通讯作者: Yuko Urakawa

Anisotropic separate universe and Weinberg's adiabatic mode

各向异性分离宇宙和温伯格绝热模式

• DOI: 10.1088/1475-7516/2021/07/051
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
• 影响因子: 6.4
• 作者: Tanaka Takahiro;Urakawa Yuko
• 通讯作者: Urakawa Yuko