ダークマターの正体は何か?- 広大なディスカバリースペースの網羅的研究

成果 計画研究:A01 理論班
軽いダークマターの生成と進化に関する理論的探究

論文 2023年度
N. Kitajima and F. Takahashi、“Resonant production of dark photons from axion without a large coupling”、Phys.Rev.D 107 、2023.6、10.1103/PhysRevD.107.123518、査読有
Kasuya, Shinta and Kawasaki, Masahiro and Murai, Kai、“Enhancement of second-order gravitational waves at Q-ball decay”、JCAP 05 (2023) 053、2023.5、10.1088/1475-7516/2023/05/053、査読有
W. Yin、“Thermal production of cold ‘hot dark matter’ around eV”、JHEP 05 (2023) 180、2023.5、10.1007/jhep05(2023)180、査読有
S. Nakagawa, F. Takahashi, M. Yamada, and W. Yin、“Axion dark matter from first-order phase transition, and very high energy photons from GRB 221009A”、Phys.Lett.B 839 (2023) 137824、2023.4、10.1016/j.physletb.2023.137824、査読有
2022年度
S. Nakagawa, F. Takahashi, and W. Yin、“Early dark energy by dark Higgs, and axion-induced non-thermal trapping”、Phys.Rev.D 107 (2023) 6, 063016、2023.3、10.1103/PhysRevD.107.063016、査読有
Nakagawa Shota, Takahashi Fuminobu, Yin Wen、“Early dark energy by a dark Higgs field and axion-induced nonthermal trapping”、Physical Review D、2023.3、10.1103/PhysRevD.107.063016、査読有
Kaname Imagawa, Masahiro Kawasaki, Kai Murai, Hiromasa Nakatsuka, Eisuke Sonomoto、“Free streaming length of axion-like particle after oscillon/I-ball decays”、JCAP 02 (2023) 024、2023.2、10.1088/1475-7516/2023/02/024、査読有
G. Haghighat, M. Mohammadi Najafabadi, K. Sakurai, and W. Yin、“Probing light dark sector at future lepton colliders via (dark) Higgs invisible decays”、Phys.Rev.D 107 (2023) 3, 035033、2023.2、10.1103/physrevd.107.035033、査読有、国際共著
Minxi He, Kazunori Kohri, Kyohei Mukaida, Masaki Yamada、“Formation of hot spots around small primordial black holes”、JCAP 01 (2023) 027、2023.1、10.1088/1475-7516/2023/01/027、査読有
Valerie Domcke, Kohei Kamada, Kyohei Mukaida, Kai Schmitz, Masaki Yamada、“Wash-in leptogenesis after axion inflation”、JHEP 01 (2023) 053、2023.1、10.1007/JHEP01(2023)053、査読有、国際共著
J. Jaeckel and W. Yin、“High Energy Sphalerons for Baryogenesis at Low Temperatures”、Phys.Rev.D 107 (2023) 1, 015001、2023.1、 10.1103/physrevd.107.015001、査読有、国際共著
Masaki Yamada, Kazuya Yonekura、“Cosmic strings from pure Yang-Mills theory”、Phys.Rev.D 106 (2022) 12, 123515、2022.12、10.1103/PhysRevD.106.123515、査読有
K. Nakayama, W. Yin、“Anisotropic cosmic optical background bound for decaying dark matter in light of the LORRI anomaly”、Phys.Rev.D 106 (2022) 10, 103505、2022.11、10.1103/physrevd.106.103505、査読有
T. Bessho, Y. Ikeda, W. Yin、“Indirect Detection of eV Dark Matter via Infrared Spectroscopy”、Phys.Rev.D 106 (2022) 9, 095025、2022.11、10.1103/physrevd.106.095025、査読有
Kyohei Mukaida, Masaki Yamada、“Cascades of high-energy SM particles in the primordial thermal plasma”、JHEP 10 (2022) 116、2022.10、10.1007/JHEP10(2022)116、査読有
Kentaro Kasai, Masahiro Kawasaki, Kai Murai、“Revisiting the Affleck-Dine mechanism for primordial black hole formation”、JCAP 10 (2022) 048、2022.10、10.1088/1475-7516/2022/10/048、査読
K. Sakurai, F. Takahashi, W. Yin、“Singlet extensions and W boson mass in the light of the CDF II result”、Phys.Lett.B 833 (2022) 137324、2022.10、10.1016/j.physletb.2022.137324、査読有
N. Kitajima, F. Kozai, F. Takahashi, W. Yin、“Power spectrum of domain-wall network and its implications for isotropic and anisotropic cosmic birefringence”、JCAP 10 (2022) 043、2022.10、10.1088/1475-7516/2022/10/043、査読有
A. Azatov, G.Barni, S.Chakraborty, M.Vanvlasselaer, W. Yin、“Ultra-relativistic bubbles from the simplest Higgs portal and their cosmological consequences”、JHEP 10 (2022) 017、2022.10、10.1007/jhep10(2022)017、査読有、国際共著
W. Yin、“Small cosmological constant from a peculiar inflaton potential”、Phys.Rev.D 106 (2022) 5, 055014、2022.9、10.1103/physrevd.106.055014、査読有
Q. Li, T. Moroi, K. Nakayama, and W. Yin、“Instability of the Electroweak Vacuum in Starobinsky Inflation”、JHEP 09 (2022) 102、2022.9、10.1007/jhep09(2022)102、査読有
Takanori Sato, Fuminobu Takahashi, Masaki Yamada、“Gravitational production of dark photon dark matter with mass generated by the Higgs mechanism”、JCAP 08 (2022) 08, 022、2022.8、10.1088/1475-7516/2022/08/022、査読有
Masahiro Kawasaki, Kazuyoshi Miyazaki, Kai Murai, Hiromasa Nakatsuka, Eisuke Sonomoto、“Anisotropies in cosmological 21 cm background by oscillons/I-balls of ultra-light axion-like particle”、JCAP 08 (2022) 066、2022.8、10.1088/1475-7516/2022/08/066、査読有
Masahiro Kawasaki, Kai Murai, Hiromasa Nakatsuka、“Lepton asymmetric universe”、JCAP 08 (2022) 08, 041、2022.8、10.1088/1475-7516/2022/08/041、査読有
W. Yin, M. Yamaguchi、“Muon g −2 at multi-TeV muon collider”、Phys.Rev.D 106 (2022) 3, 033007、2022.8、10.1103/physrevd.106.033007、査読有
Naoya Kitajima, Shota Nakagawa, Fuminobu Takahashi、“Nonthermally trapped inflation by tachyonic dark photon production”、Physical Review D、2022.5、10.1103/PhysRevD.105.103011、査読有
Masataka Fukugita, Masahiro Kawasaki、“Physics of star-formation history and the luminosity function of galaxies therefrom”、Mon.Not.Roy.Astron.Soc. 513 (2022) 8、2022.4、10.1093/mnras/stac774、査読有
Kodai Sakurai, Fuminobu Takahashi、“Anomaly-free axion dark matter in three Higgs doublet model and its phenomenological implications”、 JHEP07(2022)124、2022、10.1007/JHEP07(2022)124、査読有、若手がリードした研究
F. Takahashi, W. Yin、“Cosmological implications of ns ≈ 1 in light of the Hubble tension”、 Phys.Lett.B 830 (2022) 137143、2022、10.1016/j.physletb.2022.137143、査読有、国際共著
Kyohei Mukaida, Kai Schmitz, Masaki Yamada、“Baryon asymmetry of the Universe from lepton flavor violation”、PRL 129 (2022) 1, 011803、2022、10.1103/PhysRevLett.129.011803、査読有、国際共著、若手がリードした研究
J. Jaeckel and W.Yin 、“Shining ALP dark radiation”、Phys.Rev.D 105 (2022) 11, 115003 、2022、10.1103/PhysRevD.105.115003、査読有、国際共著
Hiroyuki Kitamoto, Masaki Yamada、“Semiclassical analysis of axion-assisted and axion-driven pair production”、JHEP 06 (2022) 103、2022、10.1007/JHEP06(2022)103、査読有
Kohei Fujikura, Yuichiro Nakai, Ryosuke Sato, Masaki Yamada、“Baryon Asymmetric Universe from Spontaneous CP Violation”、JHEP 04 (2022) 105、2022、10.1007/JHEP04(2022)105、査読有、国際共著
Kodai Sakurai, Wen Yin、“Phenomenology of CP even ALP”、JHEP04(2022)113、2022、10.1007/JHEP04(2022)113、査読有、国際共著
2021年度
Masaki Yamada, Kazuya Yonekura、“Cosmic F- and D-strings from pure Yang-Mills theory”、Phys.Lett.B 838 (2023) 137724、2022.3、10.1016/j.physletb.2023.137724、査読有
Masahiro Kawasaki, Hiromasa a Nakatsuka, Kazunori Nakayama, Toyokazu Sekiguchi、“Constraints on small-scale primordial density fluctuation from cosmic microwave background through dark matter annihilation”、JCAP 03 (2022) 061、2022.3、10.1088/1475-7516/2022/03/061、査読有
Naoya Kitajima, Kazuhiro Kogai,Yuko Urakawa、“New scenario of QCD axion clump formation. Part I. Linear analysis”、Journal of Cosmology and Astroparticle Physics、2022.3、10.1088/1475-7516/2022/03/039、査読有
Masahiro Kawasaki, Hiromasa Nakatsuka, Kazunori Nakayama, Toyokazu Sekiguchi、“Revisiting CMB constraints on dark matter annihilation”、JCAP 12 (2021) 12、2021.12、10.1088/1475-7516/2021/12/015、査読有
Fuminobu Takahashi, Wen Yin、“Kilobyte Cosmic Birefringence from ALP domain walls”、Journal of Cosmology and Astroparticle Physics、2021.4、10.1088/1475-7516/2021/04/007、査読有
Pouya Asadi, et. al. 、“Early-Universe Model Building”、FERMILAB-CONF-22-158-T、査読有、国際共著、Snowmass white paper
Kwang Sik Jeong, Shota Nakagawa, Fuminobu Takahashi、“Cosmological effects of Peccei-Quinn symmetry breaking on QCD axion dark matter”、JCAP 03 (2022) 03、2022、10.1088/1475-7516/2022/03/026、査読有、国際共著、若手がリードした研究
Dongok Kim, Younggeun Kim, Yannis K. Semertzidis, Yun Chang Shin, Wen Yin、“Cosmic Axion Force”、Phys.Rev.D 104 (2021) 9, 095010、2021、10.1103/PhysRevD.104.095010 、査読有、国際共著、素粒子実験・原子核実験の研究者との共同研究
Kawasaki, Masahiro and Nakatsuka, Hiromasa、“Gravitational waves from type II axion-like curvaton model and its implication for NANOGrav result”、JCAP 05, 023、2021、10.1088/1475-7516/2021/05/023、査読有
Kawasaki, Masahiro and Murai, Kai and Nakatsuka, Hiromasa、“Strong clustering of primordial black holes from Affleck-Dine mechanism”、JCAP 10, 025、2021、10.1088/1475-7516/2021/10/025、査読有
Shota Nakagawa, Fuminobu Takahashi, Masaki Yamada、“Trapping effect for QCD axion dark matter”、JCAP 05, 062、2021、2021、10.1088/1475-7516/2021/05/062、査読有
Valerie Domcke, Kohei Kamada, Kyohei Mukaida, Kai Schmitz, Masaki Yamada、“Wash-In Leptogenesis”、PRL 126, 201802、2021、10.1103/PhysRevLett.126.201802、査読有、国際共著
Yuichiro Nakai, Motoo Suzuki, Fuminobu Takahashi, Masaki Yamada、“Gravitational waves and dark radiation from dark phase transition: Connecting NANOGrav pulsar timing data and hubble tension”、PLB 816, 136238、2021、10.1016/j.physletb.2021.136238、査読有
Masaki Yamada, Tsutomu T. Yanagida、“A natural and simple UV completion of the QCD axion model”、PLB 816, 136267、2021、10.1016/j.physletb.2021.136267、査読有
Shota Nakagawa, Fuminobu Takahashi, Masaki Yamada、“Cosmic Birefringence Triggered by Dark Matter Domination”、PRL 127, 181103、2021、10.1103/PhysRevLett.127.181103、査読有
J. Jaeckel and W. Yin、“Using the spectrum of dark radiation as a probe of reheating”、PRD 103 no.11, 115019、2021、10.1103/PhysRevD.103.115019、査読有、国際共著
W. Yin、“Radiative lepton mass and muon g−2 with suppressed lepton flavor and CP violations”、JHEP08, 043、2021、10.1007/JHEP08(2021)043、査読有
W. Yin、“Muon g − 2 anomaly in anomaly mediation”、JHEP 06, 029、2021、10.1007/JHEP06(2021)029、査読有
Fuminobu Takahashi, Wen Yin、“Challenges for heavy QCD axion inflation”、JCAP 10 (2021) 057、2021、10.1088/1475-7516/2021/10/057、査読有
Qiang Li, Takeo Moroi, Kazunori Nakayama and Wen Yin、“Qiang Li, Takeo Moroi, Kazunori Nakayama and Wen Yin”、JHEP09(2021)179、2021、10.1007/JHEP09(2021)179、査読有
Kazunori Nakayama, Wen Yin、“Hidden photon and axion dark matter from symmetry breaking”、JHEP10(2021)026、2021、10.1007/JHEP10(2021)026、査読有
A. Azatov, M. Vanvlasselaer and W. Yin、“Baryogenesis via relativistic bubble walls”、JHEP 10 (2021) 043、2021、10.1007/JHEP10(2021)043、査読有、国際共著
Naoya Kitajima, Yuichiro Tada, Shuichiro Yokoyama, Chul-Moon Yoo、“Primordial black holes in peak theory with a non-Gaussian tail”、JCAP 10 (2021) 053、2021、10.1088/1475-7516/2021/10/053、査読有、A03共同研究
2020年度
Naoya Kitajima, Jiro Soda, Yuko Urakawa、“Nano-Hz Gravitational-Wave Signature from Axion Dark Matter”、Physical Review Letters、2021.3、10.1103/PhysRevLett.126.121301、査読有
Keisuke Inomata, Masahiro Kawasaki, Kyohei Mukaida, Tsutomu T. Yanagida, NANOGrav、“Results and LIGO-Virgo Primordial Black Holes in Axionlike Curvaton Models”、Physical Review Letters、2021.3、10.1103/PhysRevLett.126.131301、査読有、国際共著
Hayato Fukunaga, Naoya Kitajima, Yuko Urakawa、“Can axion clumps be formed in a pre-inflationary scenario? ”、Journal of Cosmology and Astroparticle Physics、2021.2、10.1088/1475-7516/2021/02/015、査読有
Masahiro Kawasaki, Wakutaka Nakano, Hiromasa Nakatsuka, Eisuke Sonomoto、“Oscillons of axion-like particle: mass distribution and power spectrum”、Journal of Cosmology and Astroparticle Physics、2021.1、10.1088/1475-7516/2021/01/061、査読有、国際共著
Masahiro Kawasaki, Kazunori Kohri、Takeo Moroi、Kai Murai、Hitoshi Murayama、“Big-bang nucleosynthesis with sub-GeV massive decaying particles”、Journal of Cosmology and Astroparticle Physics、2020.12、10.1088/1475-7516/2020/12/048、査読有、国際共著
Naoya Kitajima, Fuminobu Takahashi、“Primordial black holes from QCD axion bubbles”、Journal of Cosmology and Astroparticle Physics、2020.11、10.1088/1475-7516/2020/11/060、査読有

会議等での発表 2023年度
Wen Yin、“Dark Matter, “eV-Dark Matter” and WINERED”、マゼラン望遠鏡観測検討会、2023.5、国際会議、招待
Wen Yin、“暗黒物質と素粒子理論 〜宇宙の根本法則を探る〜”、2023.5、東北大学 物理科学の最前線公式セミナー
Fuminobu Takahashi、“Axion dark matter and its cosmological implications”、KPS-JPS joint symposium、2023.4、国際会議、招待
2022年度
Wen Yin、“Broken Phase Sphaleron and Baryogenesis”、KEK seminar、2023.3、国際会議、招待
Wen Yin、“Light dark matter around eV mass range”、Workshop on Very Light Dark Matter 2023、2023.3、国際会議、招待
Wen Yin、“Thermal production of eV range light DM”、IAS Program on High Energy Physics、2023.2,国際会議、招待
Wen Yin、“Cosmology of ultra-relativistic bubble wall expansion”、Kagoshima Workshop on Particles, Fields, and Strings、2023.2、国際会議、招待
Fuminobu Takahashi、“A solution of the Hubble tension in particle physics”、Hubble tension 2023、2023.2、国際会議、招待
Wen Yin、“W-boson mass, singlet extensions and beyond”、7th workshop on particle physics phenomenology、2022.12、国際会議
Fuminobu Takahashi、“アクシオン宇宙論と最近の進展”、理論懇シンポジウム2022、2022.12、招待
Wen Yin、“Axion dark matter”、2022 Kashiwa Dark Matter Symposium、2022.11、国際会議、招待
Fuminobu Takahashi、“Axion domain walls, and cosmic birefringence”、YU workshop 2022、2022.11、招待
Wen Yin、“電弱相転移後再加熱の スファレロンによるバリオジェネシス”、日本物理学会、2022.9
Wen Yin、“ドメインウォールと宇宙複屈折”、日本物理学会、2022.9
Wen Yin、“Baryogenesis with reheating in the broken phase”、2st workshop: Multimessenger Study of Heavy Dark Matter、2022.7、国際会議、招待、A02
Wen Yin、“W-boson mass with singlet scalars”、北陸合宿、2022.7、招待
Wen Yin、“Light DM production via phase transition”、Kyushu University seminar, 2022.6
Wen Yin、“Light dark sector, quantum Zeno effect, and fuzzy Higgs boson ”、IPMU seminar、2022.5、国際セミナー
Wen Yin、“Light dark sector, quantum Zeno effect, and fuzzy Higgs boson”、The Hebrew University seminar、2022.5、国際セミナー
Wen Yin、“Implications of Hubble tension for very early universe cosmology”、Nagoya University seminar、2022.5
Wen Yin、“Light dark sector and fuzzy Higgs boson”、New Higgs working group 33th meeting、2022.5、国際会議、招待
2021年度
Fuminobu Takahashi、“アクシオンの宇宙論的進化とその役割”、日本物理学会、2022.3、招待
Fuminobu Takahashi、“QCD Axion Dark Matter in the presence of Peccei-Quinn symmetry breaking”、Chung-Ang University Beyond the Standard Model Workshop、2022.2、国際会議、招待
山田將樹、“宇宙の成り立ちを明らかにする”、ILASコロキウム2021、2021.10.11-11.14、招待
Wen Yin、“少し特殊な暗黒物質”、日本物理学会、2022.3
Wen Yin、“DM stability from Pauli-exclusion principle”、「Dark Matter」Symposium、2022.3、国際会議
Masaki Yamada、“Cosmic Birefringence Triggered by Dark Matter Domination”、「Dark Matter」Symposium、2022.3、国際会議
Wen Yin、“Axionic Unification of Inflaton and Dark Matter”、The 2022 Chung-Ang University Beyond the Standard Model、2022.2、国際会議、招待
Wen Yin、“Relaxing the cosmological constant during low-scale inflation”、Heidelberg University seminar、2022.1、国際セミナー
Masaki Yamada、“Leptoflavorgenesis: baryon asymmetry of the Universe from lepton flavor violation”、New observational windows on the high-scale origin of matter-antimatter asymmetry、2022.1、国際会議、招待
Masaki Yamada、“ダークマターをトリガーとした複屈折効果について”、Keio University seminar、2022.1
Masaki Yamada、“ダークマターをトリガーとした複屈折効果について”、Kyoto University seminar、2021.11
Wen Yin、“CP-violating Light dark sector”、Osaka Univ. seminar、2021.11
Masaki Yamada、“宇宙における複屈折現象について”、Shimane University seminar、2021.10
Masaki Yamada、“Cosmic Birefringence Triggered by Dark Matter Domination”、PPP 2021、2021.9
Wen Yin、“Physics with very light new particles”、ILC summer camp 2021、2021.9、国際会議、招待
Wen Yin、“Axion dark matter and inflation scale”、Workshop on very light dark matter 2021、2021.9、国際会議
Fuminobu Takahashi、“宇宙のはじまり インフレーションについて”、第15回 KEKサマーチャレンジ、2021.8、招待
Masaki Yamada、“Cosmic Birefringence Triggered by Dark Matter Domination”、SUSY2021、2021.8、国際会議
Wen Yin、“GW from DM production”、1st workshop: Multimessenger Study of Heavy Dark Matter、2021.8、国際会議、招待
Wen Yin、“Heavy QCD axion inflation and strong CP problem”、SUSY2021、2021.8
Masaki Yamada、“Cosmic Birefringence Triggered by Dark Matter Domination”、CHEW 2021、2021.7、国際会議、招待
Wen Yin、“Matter-antimatter asymmetry via relativistic bubble walls”、新ヒッグス勉強会第30回定例会、2021.7、国際会議、招待
Fuminobu Takahashi、“Cosmic Birefringence and Axion”、KIAS Seminar、2021.6、国際会議、招待
Masaki Yamada、“Cosmic Birefringence Triggered by Dark Matter Domination”、PASCOS 2021、2021.6、国際会議
Masaki Yamada、“Cosmic Birefringence Triggered by Dark Matter Domination”、PPC 2021、2021.5、国際会議
Wen Yin、“Messengers of reheating and their spectra”、Tohoku University seminar、2021.4
Wen Yin、“Messengers of reheating and their spectra”、University of Granada seminar、2021.4
Wen Yin、“Messengers of reheating and their spectra”、Pennsylvania State University seminar、2021.4
Wen Yin、“Messengers of reheating and their spectra”、Nagoya University、2021.4
2020年度
Fuminobu Takahashi、“KiloByte Cosmic Birefringence and ALP domain walls”、Dark Matter as a Portal to New Physics、2021.2、国際会議、招待
Fuminobu Takahashi,“XENON1T excessとダークマター”、広島大学 第59回極限宇宙研究拠点(CORE-U)セミナー、2020.11、招待

主催シンポジウム等研究会 2021年度
“Workshop on Very Light Dark Matter 2021”、Online、2021.9.27-29、国際会議、184名(内外国人117名)、B01共同開催

アウトリーチ等 2023年度
Fuminobu Takahashi、一般講演会、2023.8、“宇宙のはじまり、インフレーションについて”、KEKサマーチャレンジ
2022年度
Fuminobu Takahashi、小中高向講義、2022.8、“物理と宇宙の話”、山形東高校
2021年度
Fuminobu Takahashi、一般講演会、2021.8、“宇宙のはじまり、インフレーションについて”、KEKサマーチャレンジ
Masaki Yamada、一般向け講演会・セミナー等、2021.11、“宇宙の成り立ちを明らかにする”、東北大学
Masaki Yamada、プレス・リリース、2021.11、“宇宙背景放射の偏光面の回転を説明するアクシオンの運動機構の提唱”、東北大学、https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2021/10/press20211029-02.html
Wen Yin、一般向け講演会・セミナー等、2021.11、“軽い暗黒物質-素粒子標準理論を超えて”、東北大学理学萩友会同窓会、https://www.sci.tohoku.ac.jp/rigaku-alumni/event.html
Fuminobu Takahashi、小・中・高向け授業等、2021.11、“宇宙の始まりと終わり”、秋田花輪高等学校
Fuminobu Takahashi、小・中・高向け授業等、2021. 6、“物理と宇宙”、秋田南高等学校
Wen Yin、広報誌・パンフレット、2021.6、“目に見えない暗黒物質の正体を科学で探る”、東北大学泉萩会会報
2020年度
Masaki Yamada、ラジオ、2020.11、「この人、研究中」ダークマターの真実、NHKラジオ第一

受賞歴等 2022年度
中川翔太、令和3年度青葉理学振興会賞、2022年3月
山田將樹、第 17 回(2022年度)素粒子メダル奨励賞、素粒子論委員会、2022.6


はじめに

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