Development of high frequency gravitational wave physics

高频引力波物理的发展

• 批准号: 22H01220
• 负责人: 早田 次郎
• 金额: $ 10.82万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01220/
• 关键词: 高周波重力波; 原始ブラックホール; アクシオン; マグノン; 原始重力波

現在、干渉計で観測できる重力波は10Hz から1kHz くらいの狭い周波数帯域に限られている。今後、宇宙空間へ干渉計を打ち上げることで1mHz まで周波数帯を低周波側に伸ばす計画はあるが、電磁波を用いた天文学に比べるとまだ十分とは言えない。10kHz から10THz までの周波数帯へ観測領域を広げることで新たな重力波源が見えてくるはずである。本研究計画では、申請者らのマグノンを用いたGHz 重力波検出原理をさらに発展させ高周波重力波物理学を開拓すること、この周波数帯の重要な重力波源として太陽質量より軽い原始ブラックホールを研究すること、重力波を用いてQCDアクシオンを探索することを目的としている。代表の早田は、イットリウム鉄ガーネット（YIG）強磁性体球を用いた重力波検出可能性を検討し、フェルミ正規座標系を拡張することで格段に精度が向上することを明らかにした。これは将来の高周波重力波検出器をデザインするうえで重要な成果である。分担者の野海は、positivity boundを用いて、暗黒物質の候補であるである暗黒光子のパラメータに対して下限を与えた。これは、実験で得られている上限と組み合わせて暗黒物質解明に重要な示唆を与えている。分担者の菅野は、インフレーション中に発生する重力波が原始磁場によってうける影響を明らかにした。これは高周波重力波観測にとって重要な結果である。分担者の吉野は、回転ブラックホールの周りのアクシオンの不安定性を解析し、ボーズノヴァが起こる可能性があることを示した。このことから、原始ブラックホールからの高周波重力波発生が期待できることがわかった。

当前，可以使用干涉仪观察到的重力波仅限于约10Hz至1kHz的狭窄频段。将来，有计划通过将干涉仪启动到外层空间，将频带扩展到最高1MHz的低频侧，但是与使用电磁波的天文学相比，它仍然不够。通过将观察范围从10kHz扩展到频带到10THz，应可见一个新的重力来源。该研究计划旨在进一步使用镁元素进一步开发GHz重力检测原理，并开发高频引力波物理学，以在该频带中研究比太阳能质量轻的原始黑洞，并使用重力波探索QCD轴。代表Hayata检查了使用Yttrium Iron Garnet（YIG）铁磁球检测引力波的可能性，并揭示了通过扩展费米正常坐标系，可以显着提高准确性。这是设计未来的高频引力检测器的重要成就。共享者努米（Noumi）使用阳性绑定到深色光子参数的下限，这些参数是暗物质的候选者。与实验中获得的上限结合在一起，为阐明暗物质提供了重要的建议。共享者坎诺（Kanno）揭示了由原始磁场引起的通货膨胀期间产生的重力波的影响。这是高频引力波观测的重要结果。共享者Yoshino分析了旋转黑洞周围轴支的不稳定性，并表明可能发生Bose Nova。这表明可以预期从原始黑洞产生高频引力波。

项目成果

Asymptotic behavior of null geodesics near future null infinity. III. Photons towards inward directions

• DOI: 10.1103/physrevd.106.084007
• 发表时间: 2022-08
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Masaya Amo;K. Izumi;Yoshimune Tomikawa;H. Yoshino;T. Shiromizu

Four types of attractive gravity probe surfaces

四种有吸引力的重力探头表面

• DOI: 10.1103/physrevd.106.064028
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Lee Kangjae;Shiromizu Tetsuya;Izumi Keisuke;Yoshino Hirotaka;Tomikawa Yoshimune
• 通讯作者: Tomikawa Yoshimune

CP-Violation in a composite 2-Higgs doublet model

复合 2-希格斯双峰模型中的 CP 破坏

• DOI: 10.1007/jhep10
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of High Energy Physics
• 影响因子: 5.4
• 作者: De Curtis Stefania;Moretti Stefano;Nagai Ryo;Yagyu Kei
• 通讯作者: Yagyu Kei

OPE of the energy-momentum tensor correlator in massless QCD

无质量 QCD 中能量动量张量相关器的 OPE

• DOI: 10.1007/jhep12
• 发表时间: 2012
• 期刊: Journal of High Energy Physics
• 影响因子: 5.4
• 作者: M. F. Zoller;K. G. Chetyrkin
• 通讯作者: K. G. Chetyrkin