低エネルギーインフレーション模型における整合的宇宙論の構築とその観測的検証

• Project Area: The Physical Origin of the Universe viewed through the Cosmic Background Radiation - from Cosmological Inflation to Dark Ages -
• Project/Area Number: 22111504
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tohoku University (2011); The University of Tokyo (2010)
• Principal Investigator: 高橋 史宜 東北大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (60503878)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2011: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2010: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: インフレーション / 超対称性 / 物質の起源 / 超対称性理論

Research Abstract

インフレーションはビッグバン標準宇理論に内在する平坦性問題、地平線問題、モノポール問題などを一挙に解決し、さらに、現在観測される銀河や銀河団などの構造形成の種となる密度揺らぎをつくりだすことができる。特に最近の精密な宇宙背景輻射の温度揺らぎの観測から強く示唆されている。インフレーション模型は多岐にわたり、実隙にどのようなインフレーションが実現したのかは分かっていない。その中で、低エネルギーインフレーションはストリング理論におけるモヂュライの安定化やグラビティーノ問題の観点から有力な候補である。低エネルギーインフレーションの初期値問題を系統的に調べるという研究計画に基づき、研究をすすめた結果、初期値問題を自然に解決する為には、プラズマと熱的相互作用をし、原点において対称性が回復するnew inflation模型が魅力的であるという結論に至った。そこで80年代の研究動向を探った結果、超対称性の破れとインフレーションスケールに関して重要な関係が看過されている事に気がついた。具体的には、ゲージ相互作用を持つインフラトンがインフレーションを引き起こすためには、超対称性がインフレーションスケールよりも下に無ければならない、という事を初めて示した。更に、ニュートリノ振動実験とシーソー機構からその存在が示唆されているB-Lゲージ対称性に基づく低エネルギースケールインフレーション模型を構築し、超対称性がおよそPeVスケール以下に無ければならない事、それが現在LHC実験で示唆されている標準模型ヒッグス粒子質量と無矛盾であること、さらに、非熱的レプトジェネシス機構が自然に働く事で観測されているバリオン非対称性を説明できることを示した。これは宇宙初期進化と高エネルギー実験を結びつける非常に重要な成果となった。

Research Products

• [Journal Article] Dark radiation from modulated reheating (2012)
  • Author(s): F. Takahashi et al
  • Journal Title: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics Volume: 1203 Issue: 03 Pages: 36-36
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2012/03/036
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Low-scale Supersymmetry from Inflation (2011)
  • Author(s): K.Nakayama, F.Takahashi
  • Journal Title: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics Volume: 1110 Issue: 10 Pages: 33-33
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2011/10/033
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] On the Adiabatic Solution to the Polonyi/Moduli Problem (2011)
  • Author(s): K.Nakayama, F.Takahashi, T.T.Yanagida
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 84 Issue: 12 Pages: 123523-123523
  • DOI: 10.1103/physrevd.84.123523
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Constraint on the gravitino mass in hybrid inflation (2010)
  • Author(s): K.Nakayama, F.Takahashi, T.Yanagida
  • Journal Title: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics Volume: 1012:010 Pages: 1-18
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Running Kinetic Inflation (2010)
  • Author(s): K.Nakayama, F.Takahashi
  • Journal Title: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics Volume: 1011:009 Pages: 1-24
  • Peer Reviewed
• [Presentation] インフレーションの再加熱過程における非熱的グラビティーノ問題の発見 (2011)
  • Author(s): 高橋史宜
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 弘前大学
  • Year and Date: 2011-09-17
• [Presentation] Higgs Chaotic Inflation with a Running Kinetic Term (2010)
  • Author(s): F.Takahashi
  • Organizer: COSMO/CosPA 2010
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2010-09-29