重力波で探る新たな時空像

• Project Area: Particles Physics opening up the Tera-scale horizon using LHC
• Project/Area Number: 26104708
• 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: Kobe University
• Principal Investigator: 早田 次郎 神戸大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (00222076)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2015: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2014: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 重力波 / インフレーション / 円偏極 / パリティー対称性 / 非アーベルゲージ場 / アキシオン / カイラル

Outline of Annual Research Achievements

ヒッグス粒子が発見され、標準模型の正しさが証明されるとともに、ニュートリノの質量や暗黒物質など、標準模型では説明できない現象がクローズアップされており、ミクロの物理への新しいアプローチが必要とされている。一方で、インフレーションシナリオの正しさが、宇宙背景放射の観測によってほぼ決定的となった。インフレーションを、ミクロの物理を研究するための道具として積極的に使うことができるようになったのである。これは、インフレーション中に生成された揺らぎ、特に原始重力波、が高エネルギー宇宙の情報をもたらすからである。本研究の目的は、原始重力波を使ったアキシオンセクターの物理の研究であり、それを通して 新たな時空像に迫ることにあった。
今年度は、アキシオンと非アーベルゲージ場の相互作用に加えて、ディラトン場とそのゲージ場への結合関数を導入することで宇宙背景放射の観測と矛盾する事無く、干渉計による重力波観測やパルサータイミングアレイによる重力波観測によって検証し得る大きさの原始重力波が自然に生成される事を示した。超重力理論においてはこのようなモデルは自然であり、重力波による超重力理論の検証を可能にする成果である。また、このとき生成される重力波はパリティー対称性を破った円偏極重力波であり、宇宙初期に時空のパリティー対称性が破れているという興味深い現象を予言している。観測によって実証されれば、新たな宇宙描像を与えるという異議を持っている。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Bandung Inst. of Tech.(Indonesia)
• [Journal Article] Probing circular polarization in stochastic gravitational wave background with pulsar timing arrays (2016)
  • Author(s): R.Kato, J.Soda
  • Journal Title: Phys.Rev. Volume: D93 Issue: 6 Pages: 062003-062003
  • DOI: 10.1103/physrevd.93.062003
  • NAID: 120005749655
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Quasinormal modes of black holes in Lovelock gravity (2016)
  • Author(s): D.Yoshida, J.Soda
  • Journal Title: Phys.Rev. Volume: D3 Issue: 4 Pages: 044024-044024
  • DOI: 10.1103/physrevd.93.044024
  • NAID: 120005714788
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Comment on “Gauss-Bonnet inflation” (2016)
  • Author(s): G.Hikmawan, J.Soda, A.Suroso, F.P. Zen,
  • Journal Title: Phys.Rev. Volume: D93 Issue: 6 Pages: 068301-068301
  • DOI: 10.1103/physrevd.93.068301
  • NAID: 120005971342
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Designing Anisotropic Inflation with Form Fields (2015)
  • Author(s): A. Ito, J. Soda
  • Journal Title: Phys. Rev. D Volume: 92 Issue: 12 Pages: 123533-123533
  • DOI: 10.1103/physrevd.92.123533
  • NAID: 120005714787
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Primordial Gravitational Waves in Bimetric Gravity (2015)
  • Author(s): Y. Sakakihara, J. Soda
  • Journal Title: JCAP Volume: 1509 Issue: 09 Pages: 015-015
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2015/09/015
  • NAID: 120005841437
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Entanglement negativity in the multiverse (2015)
  • Author(s): S. Kanno, J. Shock, and J. Soda
  • Journal Title: JCAP Volume: 1503 Issue: 03 Pages: 015-015
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2015/03/015
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Dynamics of Electroweak Gauge Fields during and after Higgs Inflation (2014)
  • Author(s): I. Obata, T. Miura, and J. Soda
  • Journal Title: Phys.Rev. Volume: D90 Issue: 4 Pages: 045005-045005
  • DOI: 10.1103/physrevd.90.045005
  • NAID: 120005971340
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Entanglement entropy of $\alpha$-vacua in de Sitter space (2014)
  • Author(s): S. Kanno, J. Murugan, J. Shock, and J. Soda
  • Journal Title: JHEP Volume: 1407 Issue: 7 Pages: 072-072
  • DOI: 10.1007/jhep07(2014)072
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 宇宙 (2016)
  • Author(s): 早田次郎
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 東北学院大学 ( 宮城県・ 仙台市 )
  • Year and Date: 2016-03-21
• [Presentation] ゲージ場が生み出す時空の微細構造 (2015)
  • Author(s): 早田次郎
  • Organizer: テラスケール研究会2015
  • Place of Presentation: 東京工業大学 ( 東京都・ 目黒区大岡山 )
  • Year and Date: 2015-12-23
  • Invited
• [Presentation] Designing Anisotropic Inflation (2015)
  • Author(s): 早田次郎
  • Organizer: International workshop for string theory and cosmology
  • Place of Presentation: 釜山（韓国）
  • Year and Date: 2015-06-30
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Anisotropic Inflation and CMB (2015)
  • Author(s): 早田次郎
  • Organizer: 中国物理学会 重力・宇宙物理学領域年会
  • Place of Presentation: 杭州（中国）
  • Year and Date: 2015-06-23
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Impact of Form Fields on Inflation (2015)
  • Author(s): 早田次郎
  • Organizer: UTQuest workshop 「B-mode Cosmology」
  • Place of Presentation: KEK
  • Year and Date: 2015-02-18 – 2015-02-20
  • Invited
• [Presentation] Anisotropic Power-law Inflation (2014)
  • Author(s): 早田次郎
  • Organizer: Spanish Relativity Meeting ERE2014
  • Place of Presentation: バレンシア大学（スペイン）
  • Year and Date: 2014-09-01 – 2014-09-05