宇宙背景輻射を通じて高次曲率修正重力の可能性を探る手法の開発

• Project Area: The Physical Origin of the Universe viewed through the Cosmic Background Radiation - from Cosmological Inflation to Dark Ages -
• Project/Area Number: 24111701
• 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: Hirosaki University
• Principal Investigator: 仙洞田 雄一 弘前大学, 理工学研究科, 助教 (80606111)
• Project Period (FY): 2012-06-28 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2013: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2012: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
• Keywords: 宇宙論 / 重力理論 / 宇宙物理 / 理論天文学 / 素粒子論

Research Abstract

前年度までの進捗を受け、研究代表者の着目する高次曲率修正重力理論の下でインフレーション膨張期に生成される原始背景重力波を初期値ないし源泉とし、後期宇宙における観測可能量の計算に取り組んだ。
ここで当初計画で想定されていなかった問題として、一般相対論以外の重力理論では背景重力波のようなストカスティックな重力波の存在量を測る物理量の理論的な定義が確立されておらず、新規の定式化が必要になることが認識された。重力波の存在量は宇宙膨張則の変更や、重力波が2次的に誘起する宇宙マイクロ波背景放射の偏光の大きさを計算する際に必要になる。そこで、高次曲率修正重力理論における重力波密度の一般論とその定式化を進めた。
また、インフレーション直後のスカラー揺らぎから2次的に生成される背景重力波スペクトルの計算を行った。ただしここでは重力法則として一般相対論を仮定した。成果として、将来の衛星観測等によってインフレーションのモデルの弁別、および、インフレーション終了後の宇宙の再加熱温度を推定ないし制限する可能性を提示した。
また、アーベル型ヒッグス模型で生成されるI型宇宙弦のネットワーク構造の形成と時間進化を調べた。さらに、宇宙弦が起こす重力レンズと積分ザックス・ヴォルフェ効果の高次相関によって宇宙マイクロ波背景放射に誘起される非ガウス性のバイスペクトルを計算し、とくに宇宙弦の一種である宇宙超弦の検出に有用であることを主張した。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Daisuke Yamauchi, Yuuiti Sendouda, Keitaro Takahashi (2014)
  • Author(s): CMB ISW-lensing bispectrum from cosmic strings
  • Journal Title: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics Volume: February 2014 Issue: 02 Pages: 41-41
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2014/02/041
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Observable induced gravitational waves from an early matter phase (2013)
  • Author(s): Laila Alabidi, Kazunori Kohri, Misao Sasaki and Yuuiti Sendouda
  • Journal Title: JCAP Volume: 1305 Issue: 05 Pages: 33-33
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2013/05/033
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Type-I cosmic string network (2013)
  • Author(s): T. Hiramatsu, Y. Sendouda, K. Takahashi, D. Yamauchi, Y. Yoo
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 88 Issue: 8 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1103/physrevd.88.085021
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Femto-lensing due to a Cosmic String (2013)
  • Author(s): 柳哲文、齊藤遼、仙洞田雄一、高橋慶太郎、山内大介
  • Journal Title: Progress of Theoretical and Experimental Physics Volume: 2013 Issue: 1 Pages: 1-17
  • DOI: 10.1093/ptep/pts045
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Lorentz-violating vs. ghost gravitons: the example of Weyl gravity (2012)
  • Author(s): Nathalie Deruelle
  • Journal Title: Journal of High Energy Physics Volume: September 2012, 009 Issue: 9 Pages: 1-20
  • DOI: 10.1007/jhep09(2012)009
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Observable Spectra of Induced Gravitational Waves from Inflation (2012)
  • Author(s): Laila Alabidi, Kazunori Kohri, 他2名
  • Journal Title: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics Volume: 1209,017 Issue: 09 Pages: 17-17
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2012/09/017
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Cosmological constraints on radiating primordial black holes and their implications for inflationary cosmology (2013)
  • Author(s): Yuuiti Sendouda
  • Organizer: Workshop on Wormholes and Primordial Black Holes: Theory and Observations
  • Place of Presentation: Nagoya University
  • Invited
• [Presentation] Weyl曲率の補正を含む重力での原始重力波 (2013)
  • Author(s): 仙洞田雄一
  • Organizer: 日本物理学会第68回年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学東広島キャンパス
• [Presentation] Gravitational wave background in Einstein plus Weyl gravity (2012)
  • Author(s): Yuuiti Sendouda
  • Organizer: Nishinomiya Yukawa Symposium: New Waves in Gravity and Cosmology
  • Place of Presentation: 京都大学基礎物理学研究所
  • Year and Date: 2012-12-04
• [Presentation] Gravitational wave background in Einstein plus Weyl gravity (2012)
  • Author(s): Yuuiti Sendouda
  • Organizer: RESCEU SYMPOSIUM ON GENERAL RELATIVITY AND GRAVITATION (JGRG22)
  • Place of Presentation: 東京大学本郷キャンパス
  • Year and Date: 2012-11-12
• [Presentation] Weyl重力の観測的検証に向けて (2012)
  • Author(s): 仙洞田雄一
  • Organizer: 新学術領域研究「背景放射で拓く宇宙創成の物理」シンポジウム2012
  • Place of Presentation: 高エネルギー加速器研究機構
  • Year and Date: 2012-07-26