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Observational Possibility of Dark Matter Axion by Non-linear Growth of Fluctuations

通过波动的非线性增长观测暗物质轴子的可能性

基本信息

批准号：
19J12936
负责人：
園元英祐
金额：
$ 1.47万
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：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年までの研究により Ultra-Light Axion-like Particle (ULAP) がオシロンという長寿命なソリトンを形成し得ることがわかった。そこで本年は、形成されたオシロンを用いて ULAP のパラメータ領域に制限をかけることを目的として研究を行い、以下の二つの成果を得ることができた。一つ目は、オシロンが作る密度ゆらぎのパワースペクトラムの解析解を求めたことである。オシロンは、オシロン形成時のホライズン以下のスケールで大きなゆらぎを作るため、このゆらぎに着目することでオシロンを何らかの観測と結びつけられる可能性があった。そこで、オシロンのゆらぎの作るパワースペクトラムの定量的な見積もりをまずは行い、その結果が数値シミュレーションの結果と一致することを確認した。二つ目は、21cm 線と呼ばれる、中性水素の陽子・電子間のスピン相互作用によって分裂したエネルギー準位間の遷移によって放出される光子に着目することで、探索可能な ULAP のパラメータ領域に制限を付けたことである。今回は、小スケールの大きなゆらぎ観測手法として、背景光が中性水素に吸収されることによって生じる 21cm 線の吸収線を用いた。オシロンの存在によってこれらの吸収線の量がどの程度変化するかを計算することで、21cm 線の観測によって制限可能な ULAP のパラメータ領域を得ることができた。以上の結果は、二本の論文として Journal of Cosmology and Astroparticle Physics に掲載されている。

Last year, we researched and developed the Ultra-Light Axion-like Particle (ULAP) Ultra-Light Axion-like Particle (ULAP), a long-life なソリトンをformation system.そこで本年は、form されたオシロンを用いて ULAP The limitations of the field and the purpose of the research are as follows. The following results are obtained.一つ目は、オシロンが作るdensityゆらぎのパワースペクトラムのanalytical solution を为めたことである.オシロンは, オシロン时のホライズン下のスケールで大きなゆらぎを为るため,このゆらぎに目することでオシロンを何らかの観measure と knot びつけられる possibility があった.そこで、オシロンのゆらぎの作るパワースペクトラムのquantitativeな见集もりをまずは行い、そのRESULTSが値シミュレーションのRESULTS と consistent することをconfirmationした. Two eyes, 21cm Line とcall ばれる, neutral water element のyoko, electron interaction によって split したエネルギーThe migration between levels is the release of photons and the possibility of exploration is ULAP のパラメータ domain restriction limit をpay けたことである. This time, small スケールの大きなゆらぎ禳measurement technique として, background light がneutral water element にabsorption されることによって生じる 21cm The absorption line of the thread is used.オシロンの Existence によってこれらのAbsorption line amount がどの Degree change するかをcalculation することで, 21cm Line の観measurement によってlimited possibilityな ULAP のパラメータ domain をget ることができた. The above results are published in two papers published in the Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.