ブレインワールドシナリオに基づく宇宙論

• Project/Area Number: 17740154
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 水野 俊太郎 早稲田大, 理工学術院, 助手 (60386620)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,600,000 (Direct Cost: ¥3,600,000); Fiscal Year 2006: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000); Fiscal Year 2005: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: 宇宙物理 / 素粒子物理

Research Abstract

近年は宇宙論研究において、観測技術が進歩し、例えば2004年春にWMAP衛星によって明らかにされた、晴れ上がり時の宇宙背景輻射の温度揺らぎの情報から、ある程度は初期宇宙の姿を知ることが可能となった。この晴れ上が時の情報を初期条件として、ビッグバン理論に基づいて時間発展を追えば、基本的には現在の宇宙を説明することは可能なので、現在の宇宙論の本質的な問題は、晴れ上がり以前の宇宙がどのような状態であったのかを調べることにある。
その一方で、初期宇宙は高温・高エネルギーの状態にあるので、統一理論の正当性を試す舞台としても注目されている。現在のところ、重力も含めた相互作用を統一する最も有望な理論は、超弦・M理論であり、この理論の最近の進展から、我々の世界は素粒子標準モデルを内在するようなブレーン(膜)と呼ばれる超曲面であり、それがバルクという重力のみが伝播する高次元内にあるとするブレーンワールドシナリオという考え方が提案されている。このシナリオでは、高エネルギーの領域で重力法則が変更されているので、それにともなって宇宙進化のシナリオも変更される。現在までにもこの変更点に注目し、それが宇宙論的現象にどのような効果を与えるのかを調べる研究は数多くあったものの、ブレーンワールドシナリオが標準のシナリオに対して定量的にどの程度違う予言を与えるのかは未だ求められていない。
それに対して、私が本年度に行った研究では、RSモデルという最も単純なブレーンモデルで、ブレーン上をド・ジッター時空で近似するという対称性の高い状況であるが、密度揺らぎの発展方程式が簡略化されることを示し、解析的な取り扱いが可能な線形領域において、高次元の効果が重要な役割を果たすことを解析的に示した。

Research Products

• [Journal Article] Correspondence between Loop-inspired and Braneworld Cosmology (2006)
  • Author(s): Edmund J.Copeland, James E.Lidsey, Shuntaro Mizuno
  • Journal Title: Physical Review D 73 Pages: 43503-43503
• [Journal Article] Non-Gaussianity of the density distribution in accelerating universes (2006)
  • Author(s): Takayuki Tatekawa, Shuntaro Mizuno
  • Journal Title: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 02 Pages: 6-6
• [Journal Article] BPS pp-wave brane cosmological solutions in string theory (2005)
  • Author(s): Makoto Tanabe, Shuntaro Mizuno
  • Journal Title: Journal of High Energy Physics 05 Pages: 16-16
• [Journal Article] Slow-roll corrections to inflaton fluctuations on a brane (2005)
  • Author(s): Kazuya Koyama, Shuntaro Mizuno, David Wands
  • Journal Title: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 08 Pages: 9-9