宇宙ひもで探る初期宇宙

• Project Area: The Physical Origin of the Universe viewed through the Cosmic Background Radiation - from Cosmological Inflation to Dark Ages -
• Project/Area Number: 24111710
• 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: Kumamoto University
• Principal Investigator: 高橋 慶太郎 熊本大学, 自然科学研究科, 准教授 (80547547)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2013: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2012: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 宇宙ひも / 宇宙背景放射 / 非ガウス性 / 宇宙論 / 重力波 / 重力レンズ

Research Abstract

宇宙ひもの存在がマイクロ波宇宙背景放射の温度ゆらぎ・偏光ゆらぎに与える影響を調べ、将来の観測によって宇宙ひもの線密度や組み換え確率にどのような制限が得られるかを探求した。まず宇宙ひもを作っているスカラー場のシミュレーションを行い、相転移からどのように宇宙ひもが形成していくかを調べ、ネットワークの時間進化を追った。そしてマイクロ波宇宙背景放射の小スケールのゆらぎに注目し、宇宙ひもによるカイザー・ステビンス効果と重力レンズ効果の相乗効果によってバイスペクトルがどのようになるかを計算した。バイスペクトルはインフレーションによるゆらぎの生成では小さいとされるため、宇宙ひもを検出・制限するのに有効であると考えられる。計算の結果、これらの効果は他のバイスペクトル生成メカニズムより優勢である場合があり、将来の小スケールのマイクロ波宇宙背景放射の観測によってこれまでになく強い制限が宇宙ひもの線密度と組み換え確率に与えられる見込みであることがわかった。
これらの量は宇宙ひもを作っている場や、相転移時の宇宙ひも生成メカニズムに関わることであり、その背後にある高エネルギー素粒子物理学にとって有益な情報になるものである。

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] 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] Forecast constraints on cosmic strings from future CMB, pulsar timing and gravitational wave direct detection experiments (2013)
  • Author(s): 黒柳幸子、宮本幸一、関口豊和、高橋慶太郎、Joseph Silk
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 87 Issue: 2 Pages: 23522-23522
  • DOI: 10.1103/physrevd.87.023522
  • 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] Identifying Subclasses of Long Gamma-Ray Bursts with Cumulative Light Curve Morphology of Prompt Emissions (2013)
  • Author(s): R. Tsutsui, T. Nakamura, D. Yonetoku, K. Takahashi and Y. Morihara
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 65 Pages: 3-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Weak lensing of CMB by cosmic (super-)strings (2012)
  • Author(s): D. Yamauchi, K. Takahashi, Y. Sendouda and C. Yoo
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 85 Issue: 10 Pages: 103515-103515
  • DOI: 10.1103/physrevd.85.103515
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stochastic Gravitational Wave Background Originating from Halo Mergers (2012)
  • Author(s): 稲垣貴弘、高橋慶太郎、杉山直
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 85 Issue: 10 Pages: 104051-104055
  • DOI: 10.1103/physrevd.85.104051
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Forecast constraints on cosmic string parameters from gravitational wave direct detection experiments (2012)
  • Author(s): 黒柳幸子、宮本幸一、関口豊和、高橋慶太郎、Joseph Silk
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 86 Issue: 2 Pages: 23503-23503
  • DOI: 10.1103/physrevd.86.023503
  • Peer Reviewed