| Project/Area Number |
23KJ0936
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
LI SIYAO 東京工業大学, 理学院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-04-25 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
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| Keywords | 標準模型を超えた宇宙論 / 宇宙ひも / 自発的対称性の破れ |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、宇宙ひものモデルとしてのabelian-Higgsに基づき、近似作用である南部-後藤作用を用いることなく宇宙ひものダイナミクスと進化を求めます。次に、このような宇宙ひものネットワークから、どのような重力波が放出されるかを明らかにします。特に、重力波放出によるバックリアクションが宇宙ひもの性質にどのような変化をもたらすかに注目します。最後に、数値計算で得られた結果を直観的に理解する準解析的なモデルを構築します。
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度は、研究計画に記されているように、解析的手法と数値的手法の両方によって宇宙ひもの相互作用の研究を行いました。これらの手法は、本研究で扱われていた3つのモデル以外のさまざまな宇宙ひものモデルにも適用できると考えています。本研究により、宇宙ひも同士の距離が遠い場合には解析的な方法で近似計算できることが検証し、宇宙ひも同士の距離が十分に近い場合（宇宙ひもの幅と比べて）、解析的な近似は正確でなくなり、数値シミュレーションが必要になることも示しました。特に、数値シミュレーションにより、近距離における超伝導宇宙ひもの間に電磁気による追加の引力が現れることが明らかになりました。その引力が超伝導宇宙ひもの合併、および部分的な合併からできたY字のジャンクションの生成率を上げることを考えられます。そのため、この研究結果は、採用期間中の最終的な研究目標のひとつである、宇宙における宇宙ひもの進化とそれに伴い発生する重力波を理解するための重要な一歩です。
共同研究者と共に論文にまとめ、Journal of High Energy Physics誌に掲載されました(2023年12月掲載)。 また、この研究の内容を国際学会に一回（2023年4月）と日本国内学会に二回（2023年8月、2024年3月）発表し、東京大学（2023年5月）と横浜国立大学（2023年9月）に招かれてセミナー講演を行いました。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
昨年度の研究によって、宇宙ひも同士の間の相互作用を調べてました。宇宙ひものネットワークのダイナミクス理解する第一歩を踏み出しました。この研究結果を踏まえ、膨張宇宙における宇宙ひもの衝突とY字のジャンクションなど構造の生成条件を同じ数値計算の方法で調べすることを調べます。研究計画に記述した、宇宙ひも由来の重力波を予言するような研究目的に進んでいます。
同時に、宇宙インフレーション後に生成される可能性のあるoscillonの寿命に関する研究も始めました。 Oscillonは、宇宙ひもと同様、宇宙のごく初期に形成されたソリトンのひとつです。 その進化と背後にある物理は、宇宙ひものそれと多くの共通点を持っており、宇宙ひもの進化に関する今後の研究計画にとっても有益となります。 この研究は、韓国IBS研究所の山口昌英教授と、中国同済大学のZhang Yingli研究員との国際共同研究であり、着実な成果を挙げつつあります。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度の研究成果をもとに、宇宙ひも間の相互作用を3次元の膨張宇宙に拡張することで、各種な宇宙ひもモデルのネットワークのダイナミクスを調べます。 特に、昨年度の研究で見出された近接距離におけるボゾン超伝導宇宙ひもの引力が、より多くのY字のジャンクション様構造の生成につながることを期待しています。数値シミュレーションを用いて、それらの形成のパラメータ空間と形成率を計算し、フェルミ超伝導宇宙ひものようなより複雑なモデルへの一般化も行います。その後、宇宙ひもの重力効果の影響を研究計画記述通りの手法で取り入れます。
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