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Theoretical study of dark matter search using neutron stars

利用中子星寻找暗物质的理论研究

基本信息

批准号：
20H01897
负责人：
濱口幸一
金额：
$ 10.98万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

Hamaguchi and Nagata Gabe (Ph.D. Fellow) jointly authored and reexamined theoretical calculations of inverse Primakoff scattering processes of atoms. [Phys. Lett. B815, 136174 (2021)] The calculation results show that the electrostatic field in the atom and the relative theory of the electron distribution in the atom are calculated by the same process, and the O(1) keV is calculated by the same process. The result of this is XENON's research on low energy electron bounce and new physics exploration [Phys.Rev.Lett. 129 (2022) 161805]. Dr. Maura Ramirez-Quezada, Ph.D. Researcher, was appointed to the post in July 2021. He started theoretical research on the measurement of the surface temperature of neutral stars and the exploration of dark matter. Special, three-dimensional magnetic dipole temperature measurement, theoretical value analysis, possible dark matter model, dark matter candidate, neutral star surface temperature measurement, exploration, analysis. In addition, the capture rate of neutral component stars of electrically-weak multiple term dark matter is systematically calculated, and the surface temperature of neutral component stars is measured. The direct exploration of dark matter in the future is carried out.