極弱相互作用を持つ軽い新粒子の描く新宇宙描像とその実験的検証

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石渡は、先行研究を拡張し磁性相転移境界における絶縁体中アクシオン質量の理論予言値を与えた。またアクシオン相互作用が与えうる曲率ゆらぎから、現在のハロー構造への影響を定量的に評価した。北嶋は極弱粒子の一つであるダークフォトンに着目し、特に宇宙ひもから生成される可能性を明らかにした。また、観測的シグナルである重力波のスペクトルを算出し、将来における観測可能性を明らかにした。高橋は電磁相互作用に関してアノマリー的結合を持たないアクシオンがダークマターとなるシナリオに着目し、それが電子の閾値補正による結合を通じて光子に崩壊する過程による制限を導出した。とくに、これまで見逃されていたヒッグス多重項との混合による新たなアクシオン-光子結合による寄与を発見した。また高橋と北嶋はインフレーション中に生成されたスケール不変な揺らぎを初期値に持つドメインウォールに着目し、従来信じられていたのとは大きく異なり、population biasに対してこのようなドメインウォールが極めて安定であることを示した。またアクシオンがこのようなインフレーション揺らぎ由来によるドメインウォールを形成した場合、宇宙複屈折の非等方性分に特徴的なシグナルを予言することを見いだした。将来のCMB観測であるLiteBIRDやCMB-S4によってこの予言は十分に検証可能である。また高橋は一次相転移によってアクシオンダークマターが生成する新たなシナリオを発表し、従来よりも遥かに広いパラメター領域でアクシオンがダークマターとなりうることを明らかにした。