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プロジェクト研究名:
宇宙で探る基礎物理

目的:
宇宙で起こる現象を通して基礎物理を探る

テーマ:
1) 初期宇宙を記述する究極理論の探求
2) ダークセクターの多角的な理論研究
3) コンパクト天体と高エネルギー宇宙線加速の謎の解明
期限:
2016年4月より5年間

理論センター内メンバー:
郡 和範 (Kohri, Kazunori) (代表)
磯 暁 (ISO, Satoshi)
板倉 数記 (ITAKURA, Kazunori)
遠藤 基 (Endo, Motoi)
太田 滋生 (OHTA, Shigemi)
北澤 良久 (KITAZAWA, Yoshihisa)
北野 龍一郎 (KITANO, Ryuichiro)
久徳 浩太郎 (KYUTOKU, Koutarou)
野尻 美保子 (NOJIRI, Mihoko)
濱田 賢二 (HAMADA, Ken-ji)
松原 隆彦 (MATSUBARA, Takahiko)
山田 憲和 (YAMADA, Norikazu)

外部メンバー国内:
井岡邦仁 (YITP)
川崎雅裕 (ICRR)
小玉英雄 (YITP)
高橋史宜 (Tohoku)
田中貴浩 (Kyoto)
諸井健夫 (Hongo)
横山順一 (RESCEU)

外部メンバー国外:
Bernard Carr (Queen Mary, UK)
Abraham Loeb (Harvard, USA)
David H. Lyth (Lancaster,UK)
Ramesh Narayan (Harvard,USA)
Tsvi Piran (Jelsarem, Israel)
Pasquale D. Serpico (LAPTh, France)
Matias Zaldarriaga (IAS, USA)

内容:
宇宙で起こる現象を通して、基礎物理学の新理論を提案・検証します。3つのテーマを総合的に検討することにより、素粒子の統一理論・量子重力理論の手がかりを得ること、ダークセクターの正体を明らかにすること、重力波・高エネルギー宇宙線を発生させるコンパクト天体の物理と重力理論の理解を深めることを目的とします。宇宙物理学、素粒子物理学、原子核物理学のコミュニティーと、分け隔てなく、緊密に連携をとりながら進めます。

計画の概要:
1) 今後10年以内の将来観測による、将来の宇宙マイクロ波背景放射(CMB)のB-モード、CMBのμ-distortion、大規模構造、宇宙論的21cm線などのデータと、理論からの予言を比較することにより、インフレーションを起こす量子場である、インラトン場の正体など、素粒子の統一理論・量子重力理論の新理論に登場する未知の粒子の情報を得ることが可能となることが期待されています。その理論的な整備を組織的に行います。実現可能な計画として、素粒子の新理論に基づくインフレーション理論のモデル作りをすすめます。それと並行して、KEKが進めるCMB B-modeの将来実験であるSimons Array計画、GroundBIRD計画、LiteBIRD計画と比べられるような、理論モデルを区別するための理論のテンプレートを整備します。

2) ダークマター研究を宇宙論・宇宙物理学・素粒子論の観点から、多角的に行うネットワークを構築します。例えば素粒子論でダークマターの新理論が提唱された場合、ともすれば素粒子物理のコミュニティー内だけでの議論にとどまってしまうことなどもあり、宇宙物理学のコミュニティーからのフィードバックが少ないために、データの解釈の誤りなどが見過ごされることがあります。そうした誤解をなくす上でもこの計画は重要です。ダークマター研究を通じ、素粒子論の新理論の検証などが期待されます。また、ダークエネルギーと量子重力理論の解明も視野に入れて進めます。実現可能な計画として、ダークマター・ダークエネルギーの理論モデル作りをすすめます。また、ガンマ線観測の時世代計画であるCTA計画において得られる一般的なダークマターの対消滅モードについての制限の理論予測の論文をCTAチームとタイアップして行います(郡はCTA-Japanのダークマター・基礎物理班のリーダー)。

3) 宇宙線を高エネルギーにまで加速しているサイトは、未だ特定されていません。宇宙・素粒子・原子核の理論家が連携して問題にあたることにより、宇宙線を加速していると期待されるコンパクト天体における、高温・高密度・強重力・強磁場の基礎物理過程を総合的に明らかにし、電磁波、重力波、宇宙線、電子・陽電子、ニュートリノ、などのマルチメッセンジャーによる将来観測のデータと理論予言を比較・検討します。それにより、高エネルギー宇宙線の加速過程がより解明されることが期待されます。また、強い磁場中での未知の基礎過程の理解、コンパクト天体の状態方程式の情報の理解、新しい重力理論の理解など、高エネルギー宇宙物理学と基礎物理学の間の共通のテーマの解明を推進します。

Special Cosmophysics Seminar by invited speakers in academic year 2020:

Academic year 2020 KEK Theory Seminar online [(pdf)]

Past Cosmophysics Seminar:

Academic year 2019

Academic year 2018

Academic year 2017

Academic year 2016

Workshop and School:

KEK-PH and KEK-Cosmo 2020 joint lectures and workshops, from October to December, 2020 [(pdf)]

KEK-Cosmo 2020, from 21st January to 23rd Janurary, 2020

KEK-Cosmo 2019, from 22nd January to 24th Janurary, 2019 [ Press ]

KEK-Cosmo 2018, from 23rd January to 26th Janurary, 2018

KEK-Cosmo 2017, from 20th February to 22nd February, 2017