宇宙初期の軽元素組成の進化と素粒子模型の天文学的制限

早期宇宙轻元素组成的演化和基本粒子模型的天文学局限性

• 批准号: 09J06817
• 负责人: 日下部 元彦
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J06817/
• 关键词: 初期宇宙; ハドロン; 素粒子; 共鳴反応; 天体核物理; 軽元素; 宇宙論; 元素合成; 天体核物理学; 超対称性理論; 星; 再電離

宇宙背景放射の観測から推測されるバリオン密度に対して標準ビッグバン元素合成理論が予言する^7Liの存在度が、昔できた星で観測される存在度と一致しない問題がある。この問題の原因として、強い相互作用をするエキゾチックな重い長寿命粒子の効果が可能性として考えられる。宇宙初期に色を持つエキゾチックな重い長寿命粒子(Y)が存在すると、色の閉じ込めにより、強い相互作用をするエキゾチックな重い粒子(X)に閉じ込められると考えられる。Xの組成は、宇宙初期のクオーク・ハドロン相転移後に、2つのX粒子の衝突に付随する対消滅で減少する。X粒子は通常の原子核と束縛状態を形成し宇宙の軽元素組成に影響を与え得るのだが、その影響は宇宙で元素合成が起こる時期のXの存在度に依存する。今年度は、強い相互作用をするX粒子に閉じ込められる、色を持つY粒子の共鳴散乱を通した対消滅を研究し、Xの存在度について知見を得た。宇宙での2つのXの衝突の際に、YとY(Yの反粒子)で構成される共鳴状態を経由してY粒子の対消滅が起こると仮定し、Yの初期組成、質量、Xのエネルギー準位、YY共鳴状態の崩壊幅をパラメターとした時の対消滅率をモデル化してXの最終組成を計算した。採用した設定での結果として、X粒子の存在度は従来の見積よりも著しく大きくなる場合がある一方で、有意に小さくなる場合はなかった。最終組成の計算結果は、^7Liの組成が減少したり、^9BeやBの組成が増大したりするのに必要な量の見積値に達している。Xの最終組成は、相転移の状況に依存する可能性がある。粒子が軽元素組成に与えた影響が観測的に確かめられれば、相転移に関する情報を軽元素の始原組成から引き出せる可能性がある。将来、このように相転移の痕跡を調べられる可能性を指摘した。

存在一个问题，即标准的大爆炸元件合成理论预测的 ^7li的丰度是从观察到宇宙背景辐射的观察结果推断出的巴属密度的，与先前形成的恒星观察到的丰度不一致。这个问题可能是由与强相互作用相互作用的重，长寿命颗粒的影响引起的。在早期宇宙中，具有异国情调的重型颗粒（y）具有颜色，被认为仅限于外来的重型颗粒（x），这些颗粒（x）通过颜色限制强烈相互作用。 X的组成随着与早期宇宙中夸克 - 戴隆相变之后的两个X颗粒碰撞相关的对an灭的对an的组成。 X颗粒可以形成正常原子核的结合状态并影响宇宙的光元素组成，但是它们的作用取决于X在宇宙中发生元素合成时X的丰度。今年，我们通过将颜色的y颗粒的共振散射散布在被困在强烈相互作用的X颗粒中，并深入了解X的丰度。我们假设，当两个X在太空中碰撞时，Y颗粒的Y颗粒的nihihihation在太空中碰撞时，通过Y和Y（Y Antiparticles）组成的resonant状态而发生的Y和y（y Antiparticle）的汇总率是x的均匀元素，则是x的汇总率，而y（y Antiparticles）的成分是在x上计算出的。 Y，质量，X的能级和YY共振状态的衰减宽度作为参数。由于采用的设置，X粒子的丰度可能明显大于传统估计，但并不明显小。最终的组成计算结果达到了减少 ^7li组成并增加 ^9BE和B的组成所需的估计量。X的最终组成可以取决于相变的上下文。如果可以观察到颗粒对光元素组成的影响，则可以从光元素的原始组成中提取有关相变的信息。它指出，将来可以以这种方式检查相变的痕迹。

项目成果

4He光分解の新データを用いたビッグバン元素合成時期の長寿命粒子放射性崩壊への新しい制限と6Li問題の解

使用 4He 光解的新数据和 6Li 问题的解决方案，对大爆炸核合成期间长寿命粒子的放射性衰变进行新的限制

• 发表时间: 2009
• 作者: 日下部元彦、梶野敏貴、吉田敬、Mathews;Grant J.;日下部元彦;日下部元彦;日下部元彦;日下部元彦;日下部元彦;日下部元彦;日下部元彦;日下部元彦;日下部元彦;日下部元彦;日下部元彦;日下部元彦;日下部元彦;日下部元彦
• 通讯作者: 日下部元彦

Big Bang nucleosynthesis with long-lived strongly interacting relic particles

• DOI: 10.1017/s1743921310003832
• 发表时间: 2009-11
• 期刊: Proceedings of the International Astronomical Union
• 作者: M. Kusakabe;T. Kajino;T. Yoshida;G. Mathews

New constraints on radiative decay of long-lived particles in big bang nucleosynthesis with new He4 photodisintegration data

利用新的 He4 光崩解数据对大爆炸核合成中长寿命粒子辐射衰变的新限制

• 发表时间: 2009
• 期刊: Phys.Rev.D 79
• 作者: M. Kusakabe;T. Kajino;T. Yoshida;T. Shima;Y. Nagai;T. Kii
• 通讯作者: T. Kii

Resonant annihilation of long-lived massive colored particles through hadronic collisions

通过强子碰撞共振湮灭长寿命的大质量彩色粒子

• DOI: 10.1103/physrevd.85.015005
• 发表时间: 2012
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: 日下部元彦;竹迫知博
• 通讯作者: 竹迫知博

Production of the p-process Nuclei in the Carbon-deflagration Model for Type Ia Supernovae

Ia 型超新星碳爆燃模型中 p 过程核的产生

• 发表时间: 2011
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: 日下部元彦;岩本信之;野本憲一
• 通讯作者: 野本憲一