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宇宙のインフレーション期における種磁場生成

Research Project

Project/Area Number 12J08160
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(理論)
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

藤田 智弘  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords宇宙磁場 / インフレーション / 初期宇宙 / 初期磁場
Outline of Annual Research Achievements

私の研究課題は「宇宙のインフレーション期における種磁場生成」である。現在の銀河・銀河団のみならず天体密度が非常に低いボイド空間にも微弱な磁場が存在することが観測的に確認されている。しかしその宇宙磁場の起源は天文学における長年の未解決問題であり、未だ有力な理論的仮説さえも提唱されていない状況にある。インフレーションにおいて宇宙磁場の種が生成されるシナリオは、観測されている大スケールの磁場を作る最も有力な候補の1つと考えられている。しかし、私の研究も含め、これまでの研究により、インフレーション期間中だけで観測を説明できるような十分な磁場を生成することは非常に難しいことがわかってきた。その最大の理由は、インフレーション中に強い電磁場が作られると、大スケールの密度揺らぎが必然的に生まれてしまい、CMB(宇宙背景放射)で観測された結果と矛盾してしまうためである。
そこで近年になり、インフレーションでヘリカルな磁場を作る、という新しいアプローチが注目を集めている。ヘリカルな磁場とは、光の持つ2つの偏光のうち片方だけしか持たないような磁場である。ヘリカルな磁場はプラズマ中で、その相関長(磁場の典型的な長さスケール)が増幅するという特徴がある。従って、インフレーションでCMBにかからないような小さなスケールの磁場を作っておき、その後の発展で徐々に大きくすれば、観測と矛盾しないシナリオとなる。我々は、ヘリカルな磁場を作るシナリオとしてこれまで考えられたきたモデル(Axionと電磁場のφF*Fカップリング)に対して精密な調査を行い、これまで見落とされていた磁場増幅機構を発見した。このモデルでは今までインフレーション中の磁場生成と、リヒーティング後のプラズマによる増幅しか計算されてこなかったが、磁場生成はインフレーション終了直後に最大効率で起こることを発見した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (30 results)

All 2015 2014 2013 2012

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results) Presentation (18 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Can a spectator scalar field enhance inflationary tensor mode?2015

    • Author(s)
      Tomohiro Fujita, Jun'ichi Yokoyama, Shuichiro Yokoyama
    • Journal Title

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      Volume: 043E01 Issue: 4 Pages: 1-12

    • DOI

      10.1093/ptep/ptv037

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Consistent generation of magnetic fields in axion inflation models2015

    • Author(s)
      T.Fujita, R.Namba, Y.Tada, N.Takeda, H.Tashiro
    • Journal Title

      arXiv [astro-ph.CO]

      Volume: 1503 Pages: 05802-05802

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      2014 Annual Research Report
    • Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Curvaton in large field inflation2014

    • Author(s)
      Tomohiro Fujita, Masahiro Kawasaki, Shuichiro Yokoyama
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      Volume: 1409, 015 Issue: 09 Pages: 1-17

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2014/09/015

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Non-perturbative approach for curvature perturbations in stochastic δN formalism2014

    • Author(s)
      T.Fujita, M.Kawasaki and Y.Tada
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      Volume: 1405 Issue: 10 Pages: 030-030

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2014/10/030

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Probing Beyond Standard Model via Hawking Radiated Gravitational Waves2014

    • Author(s)
      T.Fujita
    • Journal Title

      arXiv [astro-ph.CO]

      Volume: 1407 Pages: 0130-0130

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      2014 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Critical constraint on inflationary magnetogenesis2014

    • Author(s)
      T. Fujita and S. Yokoyama
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      Volume: 1403 Issue: 03 Pages: 013-013

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2014/03/013

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  • [Journal Article] Is there supercurvature mode of massive vector field in open inflation?2014

    • Author(s)
      D. Yamauchi, T. Fujita and S. Mukohyama
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      Volume: 1403 Issue: 03 Pages: 031-031

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2014/03/031

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  • [Journal Article] Void magnetic field and its primordial origin in inflation2014

    • Author(s)
      T. Fujita
    • Journal Title

      arXiv [astro-ph. CO]

      Volume: 1401.7877

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      2013 Annual Research Report
  • [Journal Article] Higher order statistics of curvature perturbations in IFF model and its Planck constraints2013

    • Author(s)
      藤田智弘、横山修一郎
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticles

      Volume: 09.009 Issue: 09 Pages: 009-009

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2013/09/009

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      2013 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Large Scale Cosmic Perturbation from Evaporation of Primordial Black Holes2013

    • Author(s)
      藤田智弘、張ヶ谷圭介、川崎雅裕
    • Journal Title

      Phys. Rev. D

      Volume: 88 Issue: 12 Pages: 123519-123519

    • DOI

      10.1103/physrevd.88.123519

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      2013 Annual Research Report
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  • [Journal Article] A new algorithm for calculating the curvature perturbations in stochastic inflation2013

    • Author(s)
      T. Fujita, M. Kawasaki, Y. Tada and T. Takesako
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      Volume: 1312 Issue: 12 Pages: 36-36

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2013/12/036

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      2013 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Universal upper limit on inlaton energy scale from cosmic magnetic field2012

    • Author(s)
      Tomohiro Fujita and Shinji Mukohyama
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      Volume: 34 Issue: 10 Pages: 034-034

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2012/10/034

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      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] インフレーション中に生成される重力波:真空揺らぎを超える重力波は作られるか?2015

    • Author(s)
      藤田智弘
    • Organizer
      物理学会 第70回年次大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2015-03-21
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Generation of Gravitational Waves from Spectator Scalar Field during Inflation2015

    • Author(s)
      Tomohiro Fujita
    • Organizer
      Mini-workshop on Gravity and Cosmology
    • Place of Presentation
      Institut Astrophysique de Paris, France
    • Year and Date
      2015-02-26
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Can a Spectator Scalar Field Enhance inflationary Tensor mode?2014

    • Author(s)
      Tomohiro Fujita
    • Organizer
      JGRG24
    • Place of Presentation
      Kavli IPMU、東京大学
    • Year and Date
      2014-11-13
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] スカラー場ゆらぎからの生成される重力波2014

    • Author(s)
      藤田智弘、横山順一、横山修一郎
    • Organizer
      物理学会 秋季大会
    • Place of Presentation
      佐賀大学
    • Year and Date
      2014-09-18
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  • [Presentation] Tensoron: spectator scalar field inducing gravitational waves during inflation2014

    • Author(s)
      藤田智弘
    • Organizer
      RESCUE APCosPA Summer School on Cosmology and Particle Astrophysics
    • Place of Presentation
      あさま温泉錦の湯 地本屋
    • Year and Date
      2014-08-03
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  • [Presentation] スカラー場ゆらぎが作る初期重力波2014

    • Author(s)
      藤田智弘
    • Organizer
      第44回 天文・天体物理若手夏の学校
    • Place of Presentation
      信州・戸倉上山田温泉 ホテル圓山荘
    • Year and Date
      2014-07-28 – 2014-07-31
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      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Probing BSM physics via Hawking radiated GW2014

    • Author(s)
      Tomohiro Fujita
    • Organizer
      Progress on Old and New Themes in cosmology(PONT)2014
    • Place of Presentation
      Avignon, France
    • Year and Date
      2014-04-17
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  • [Presentation] ホーキング放射重力波で高エネルギー物理を探る2014

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      日本物理学会
    • Place of Presentation
      東海大学
    • Year and Date
      2014-03-27
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    • Place of Presentation
      Pagoda hotel, Hawaii, USA
    • Year and Date
      2013-11-13
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  • [Presentation] Posible roles of PBH evaporation & detection of its Gravitational Waves2013

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    • Place of Presentation
      弘前大学
    • Year and Date
      2013-10-07
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  • [Presentation] PBH Leptogenesis2013

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      T. Fujita
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      Kek-ph 2013 Fall
    • Place of Presentation
      高エネルギー加速器研究機構
    • Year and Date
      2013-10-01
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  • [Presentation] 初期ブラックホールによるゆらぎの生成2013

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      藤田智弘、張ヶ谷圭介、川崎雅裕
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      高知大学
    • Year and Date
      2013-09-22
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  • [Presentation] Inflationary Magnetogenesis2013

    • Author(s)
      藤田智弘
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      日本 SKA サイエンス会議 宇宙磁場
    • Place of Presentation
      国立天文台 水沢 VLBI 観測所
    • Year and Date
      2013-09-13
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    • Invited
  • [Presentation] インフレーションによる宇宙磁場生成と曲率ゆらぎ2013

    • Author(s)
      藤田智弘
    • Organizer
      日本天文学会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2013-09-10
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  • [Presentation] Inflationary Magnetogenesis2013

    • Author(s)
      T. Fujita
    • Organizer
      COSMO2013
    • Place of Presentation
      Cambridge University, UK
    • Year and Date
      2013-09-02
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  • [Presentation] PBH Baryogenesis2013

    • Author(s)
      藤田智弘
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      第43回天文・天体物理若手夏の学校
    • Place of Presentation
      宮城蔵王ロイヤルホテル
    • Year and Date
      2013-08-01
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  • [Presentation] インフレーションによる宇宙磁場生成と重力波2012

    • Author(s)
      藤田智弘
    • Organizer
      天文学会
    • Place of Presentation
      大分大学
    • Year and Date
      2012-09-19
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  • [Presentation] 宇宙磁場からのインフレーションエネルギー制限2012

    • Author(s)
      藤田智弘
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      京都産業大学
    • Year and Date
      2012-09-12
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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