アクシオン・光子・重力子転換で探る宇宙磁場

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宇宙磁場の起原は未だ明らかにされていない。磁場が存在すると、アクシオンや光子・重力子が互いに転換を繰り返しながら伝播することが知られている。宇宙の様々な環境に応じて、転換現象が観測に与える影響の度合いは変化する。そこで本研究課題では、転換現象のシグナルを様々な状況で調べ上げ、磁場の生成時期や、観測の難しい領域における磁場の配位などの情報を引き出し、宇宙磁場の起原に迫ることを目指して研究を行ってきた。本年度は、前年度に得られた結果をさらに発展させることを目指して研究を行った。昨年度の研究では、アクシオンが暗黒物質の正体であった場合、磁場と共存する状況で、特有の不安定性を生じ得ることを突き止めた。そこでは、アクシオン暗黒物質の転換現象を記述する方程式の解の振る舞いを調べることに注力したため、扱う方程式は最もシンプルなものにとどめ、物理的な状況設定までは十分に検討できていなかった。この点を補うべく、実際の系で重要になってくる、プラズマの効果や量子電磁力学の効果を取り入れて、転換現象のシグナルを調査した。また、議論を見通しやすくするために、昨年度の研究では論じていなかった項も取り入れて、転換現象のシグナルを調査した。今年度を含む３年間の中で、段階を踏みながら得られた結果は、転換現象を通して宇宙磁場の起原にせまるために不可欠なものである。さらに、アクシオンが暗黒物質の候補として有力視されているという昨今の情勢を取り入れることで、転換現象の研究に広がりを持たせることができた。