Theoretical study on the search for the weak-charged thermal dark matter

寻找弱带电热暗物质的理论研究

• 批准号: 20H01895
• 负责人: 松本 重貴
• 金额: $ 11.07万
• 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 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H01895/
• 关键词: 暗黒物質; 直接探査; 間接探査; 加速器探査; 暗黒物質分布評価

今年度は前年度までの研究をさらに進展させると共に、新しい方向へも研究を進展させた。久野は、電弱相互作用を持つスピン１のベクター粒子が暗黒物質となる繰り込み可能な模型において、初期宇宙熱的に暗黒物質が生成され、それらが脱平衡したことで現在に残ったとの仮説（熱的残存仮説）のもと、暗黒物質の残存量についてSommerfeld効果を取り入れ評価を行なった。また、暗黒物質が電磁多極子能率を持つスピン１の軽いベクター粒子である模型が、重いベクター粒子模型の相互作用が小さい極限で導かれることに着目し、暗黒物質残存量、天体現象からの制限を明らかにした。白井は、加速器実験での暗黒物質シグナルを正確に予言するための理論計算を行った。弱電荷をもつ暗黒物質は電荷をもつ電弱パートナーが存在するが、その崩壊の仕方が加速器シグナルに重要な働きをする。本年度はウィーノ暗黒物質について、その荷電パートナーの崩壊率の高次補正を計算し、もっとも正確な推定を与えた。林は、銀河系矮小銀河のより正確な暗黒物質分布推定において重要な観測サーベイとなる、すばる望遠鏡超広視野多天体分光器(PFS)を想定した模擬データの作成を進めた。実際の矮小銀河と同様の星の色、等級、金属量、速度などを再現したデータを作成した。また、暗黒物質分布推定においてコンタミネーションとなるバイナリー星の影響を考慮するため、これらの星を含めたデータの作成を行った。松本は暗黒物質の模型においてしばしば導入される媒介粒子の物理について研究を発展させた。媒介粒子はその種類（スピンや相互作用等）により、様々な標準模型粒子に崩壊し、それが加速器における探査感度の評価に重要な役割を果たす。可能な崩壊モードをリスト化し、それぞれにおいて現実的なシミュレーションを行うことで、将来のLHC加速器実験や100TeV加速器実験における探査感度の評価を定量的に行った。

The progress of まで まで research をさらに in this year and the previous year させると the progress of を research in the new <s:1> direction させた を. Long wild は, electroweak interactions を つ ス ピ ン 1 の ベ ク タ ー が dark black material particles と な る Qiao り 込 み may な model に お い て, heat in the early universe に dark black substance が generated さ れ, そ れ ら が off balance し た こ と で now に residual っ た と の 仮 said remaining 仮 said (hot) の も と, dark black substance の residual stock に つ い て Sommerfeld unseen If を, take を into れ evaluation 価を line なった. ま た, dark black substance が electromagnetic multipole duty を hold つ ス ピ ン 1 の 軽 い ベ ク タ ー particle で あ る model が, heavy い ベ ク タ ー particle model の が interaction between small さ い limit で guide か れ る こ と に し, dark black material stock residue, celestial phenomena か ら limitations の を Ming ら か に し た. Shirai を, accelerator experiment で, <s:1> dark matter シグナ を を correct に, given するため, theoretical calculation を is feasible った. Weak current charge を も つ dark black substance は charge を も つ electroweak パ ー ト ナ ー が exist す る が, そ の collapse 壊 の shi fang が accelerator シ グ ナ ル に important な 働 き を す る. This year は ウ ィ ー ノ dark black substance に つ い て, そ の charged パ ー ト ナ ー の collapse の 壊 rate higher order corrections を し calculation, も っ と も な presumed right を and え た. Lin は galaxy, the Milky Way short の よ り な dark black material distribution right presumption に お い て important な 観 measuring サ ー ベ イ と な る, す ば る telescope super vision hiroo celestial beam splitter (PFS) を scenarios し た simulation デ ー タ の made を into め た. In the real world, the small Milky Way と is similar to the color, grade, metallicity and velocity of the <s:1> star <e:1> な <s:1> を を, which are reproduced by <s:1> たデ タを タを タを to form <s:1> た. ま た presumption, dark black material distribution に お い て コ ン タ ミ ネ ー シ ョ ン と な る バ イ ナ リ ー star の influence を consider す る た め, こ れ ら star の を containing め た デ ー タ の made line を っ た. Matsumoto は dark black substance の model に お い て し ば し ば import さ れ る medium particle physics の に つ い て research を 発 exhibition さ せ た. Medium particle は そ の species (ス ピ ン や interaction, etc.) に よ り, others 々 な standard model particles に collapse 壊 し, そ れ が accelerator に お け の る detection sensitivity evaluation 価 に important な "を cut fruit た す. May な collapse 壊 モ ー ド を リ ス ト し, そ れ ぞ れ に お い て presently be な シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line う こ と で の LHC accelerator, future be 験 や 100 tev accelerator be 験 に お け の る detection sensitivity evaluation 価 を quantitative に line っ た.

项目成果

Sao Paulo U.(ブラジル)

圣保罗大学（巴西）

Direct detection of vector dark matter through electromagnetic multipoles

• DOI: 10.1088/1475-7516/2020/10/015
• 发表时间: 2020-07
• 期刊: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
• 影响因子: 6.4
• 作者: J. Hisano;A. Ibarra;R. Nagai

Sommerfeld-enhanced annihilation and bound-state decay at finite temperature: towards a dynamical formulation

有限温度下索末菲增强的湮灭和束缚态衰变：走向动力学公式

• 发表时间: 2020
• 作者: 峯田大靖;野田博文;峰崎岳夫;鮫島寛明;小久保充;深沢泰司;林田清;松本浩典;Tobias Binder
• 通讯作者: Tobias Binder

Detection of QCD axion dark matter by coherent scattering

相干散射检测 QCD 轴子暗物质

• DOI: 10.1103/physrevd.105.095030
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Fukuda Hajime;Shirai Satoshi
• 通讯作者: Shirai Satoshi

WIMPs: theory and status of heavier candidates

WIMP：较重候选者的理论和现状

• 发表时间: 2020
• 作者: Sakai K.;Moritaka T.;Morita T.;Tomita K.;Minami T.;Nishimoto T.;Egashira S.;Ota M.;Sakawa Y.;Ozaki N.;Kodama R.;Kojima T.;Takezaki T.;Yamazaki R.;Tanaka S. J.;Aihara K.;Koenig M.;Albertazzi B.;Mabey P.;Woolsey N.;Matsukiyo S.;Takabe H.;Hoshino M.;Kuramits;白井智;林航平;林航平;林航平;Tobias Binder
• 通讯作者: Tobias Binder