Theoretical study of dark matter search using neutron stars

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濱口、永田が阿部（博士研究員）と共に執筆した、アクシオン・原子の逆Primakoff散乱過程の理論計算を再検討した論文が査読つき雑誌に掲載された。[Phys. Lett. B815, 136174 (2021)] 従来の計算では原子内の静電場として湯川型ポテンシャルが仮定されていたが、相対論的ハートリー・フォック法に基づく原子内電子分布を用いて同過程を再計算した結果、O(1) keVのエネルギーを持つアクシオンについて従来よりも一桁以上小さい断面積が得られることが明らかになった。この結果はXENON実験による低エネルギー電子反跳による新物理探索の論文 [Phys.Rev.Lett. 129 (2022) 161805] にも用いられている。また、本科研費での雇用にによる博士研究員Maura Ramirez-Quezada氏が2021年7月に着任し、中性子星の表面温度測定を用いた暗黒物質探索に関する理論研究について議論を始めた。特に、ミューオン磁気双極子モーメントの実験値と理論値のずれを説明可能な暗黒物質模型に注目し、それらの暗黒物質候補を中性子星表面温度観測によって探索しうるかどうかの解析を行った。さらに、電弱多重項暗黒物質の中性子星捕獲率を系統的に計算し，中性子星表面温度観測と将来の暗黒物質直接探索実験との相補的役割について検討する研究にも着手した。