超ひも理論に基づくブレーンワールド宇宙モデルの研究

• Project/Area Number: 24740162
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 南辻 真人 京都大学, 基礎物理学研究所, 研究員 (60378940)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2014: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2013: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2012: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
• Keywords: 宇宙論 / 重力理論 / 超ひも理論

Research Abstract

本研究では、超ひも理論に出現する様々な要素に着目し、それらの宇宙論的寄与について調べた。
(1)超ひも理論の基本構成要素として知られるブレーンは、高次元空間に浮かぶ面のような物体であり、高次元空間では様々な次元のブレーンが交差していると考えられる。超ひも理論の低エネルギー有効重力理論では静的なブレーン解のみが知られていたが、現実的にはブレーンは自由に運動し、ブレーン同士は衝突し、そのエネルギーは宇宙膨張にも寄与するであろう。このような観点から、時間依存解への拡張が求められてきた。我々は、静的解を拡張する手法で時間依存した交差ブレーン系を表す解を導出した。特に一つのブレーンが他のブレーンに局在している系を詳細に調べた。しかし、重力場の方程式から得られる制約が強く、局在しているブレーンの重力的寄与を表す部分にしか時間依存性を導入できないことが分かった。その結果、膨張宇宙を得ることができたが、最新の観測が示唆する加速的膨張ではなかった。
(2) 高次元空間のコンパクト化を通じて出現するスカラー場や空間次元を安定化させるフラックスもまた、宇宙論において重要な役割を果たすと考えられる。まず、コンパクト化で出現するスカラー場が重力と非最小結合する宇宙モデルにおける、宇宙論的摂動論の一般的な定式化を行った。次にそれを具体的モデルに適用した結果、共形フレームごとに宇宙論的揺らぎの発展の仕方が変わり、揺らぎの起源の物理的解釈について注意を要することが分かった。また、フラックスの効果で宇宙初期に一部の空間次元が巻き上げられた宇宙モデルから得られる宇宙論的揺らぎを調べた。その結果、巻き上げられていた方向に伝搬するモードに対して増幅される傾向を示す方向依存性を持つスペクトルが得られることが分かった。

Research Products

• [Journal Article] Cosmological brane systems in warped spacetime (2013)
  • Author(s): 南辻真人、鵜沢報仁
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 87 Issue: 4
  • DOI: 10.1103/physrevd.87.046010
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Curvature perturbation in multi-field inflation with non-minimal coupling (2012)
  • Author(s): Jonathan White, Masato Minamitsuji, Misao Sasaki
  • Journal Title: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics Volume: 1207 Issue: 07 Pages: 039-039
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2012/07/039
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Higher order spectra from an initially anisotropic universe (2012)
  • Author(s): 南辻真人
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 85 Issue: 10
  • DOI: 10.1103/physrevd.85.103526
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spectrum from the warped compactifications with the de Sitter universe (2012)
  • Author(s): 南辻真人、鵜沢報仁
  • Journal Title: Journal of High Energy Physics Volume: ― Issue: 7
  • DOI: 10.1007/jhep07(2012)154
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Warped de Sitter solution in the scalar-tensor theory
  • Author(s): 南辻真人、鵜沢報仁
  • Organizer: 13th Marcel Grossman Meeting
  • Place of Presentation: ストックホルム大学（ストックホルム、スウェーデン）
• [Presentation] Revising perturbations of a scalar field in an initially anisotropic universe
  • Author(s): 南辻真人、Kim, Hyeong-Chan
  • Organizer: RESCEU Symposium on General Relativity and Gravitation (JGRG22)
  • Place of Presentation: 東京大学本郷キャンパス（東京都文京区）
• [Presentation] Cosmological brane systems in warped spacetime
  • Author(s): 南辻真人、鵜沢報仁
  • Organizer: バスク州立大学 理論物理・科学史学科 セミナー
  • Place of Presentation: バスク州立大学（ビルバオ、スペイン）
  • Invited
• [Presentation] Cosmological brane systems in warped spacetime
  • Author(s): 南辻真人、鵜沢報仁
  • Organizer: 名古屋大学大学院理学研究科 重力・素粒子的宇宙論研究室 セミナー
  • Place of Presentation: 名古屋大学 東山キャンパス（名古屋市千種区）
  • Invited