2011 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | The Physical Origin of the Universe viewed through the Cosmic Background Radiation - from Cosmological Inflation to Dark Ages - |
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| Project/Area Number |
21111006
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
小玉 英雄 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (40161947)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横山 順一 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50212303)
川崎 雅裕 東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (50202031)
辻川 信二 東京理科大学, 理学部, 准教授 (30318802)
早田 次郎 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (00222076)
向山 信治 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 准教授 (40396809)
中山 和則 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (90596652)
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| Keywords | インフレーション宇宙模型 / 究極理論 / 超弦理論 / 超重力理論 / 修正重力理論 / 宇宙背景放射 / Ｂモード / 宇宙ゆらぎ |
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| Research Abstract |
本年度の主要な成果は以下の通りである．
１．インフレーション宇宙模型：インフラトンが1成分となる最も一般的な模型でゆらぎのスペクトル，統計の非ガウス性を統一的に計算．カーバトンが2次的なインフレーションを起こす模型でゆらぎスペクトル指数が大きな波長依存性を持つことを指摘．CDM等曲率ゆらぎとバリオン等曲率ゆらぎを，CMB観測と中性水素21cm線の将来観測の組み合わせにより区別できることを示す．非等方インフレーション模型を非可換ゲージ理論に一般化．また，多成分ゲージ場理論では非等方性が抑制されることを示す．パリティ奇相互作用をもつ重力理論において、原始重力波の高次相関を計算する新たな手法を定式化し， slow rollパラメーターに比例した非ガウス相関が現れることを指摘．インフレーション場のゆらぎに対する赤外発散問題についてのこれまでの研究をslow roll近似が成り立たない場合に一般化．De Sitter時空での非線形シグマモデルにおいて，赤外量子効果の主要部の相殺およびくり込みによる物質相互作用定数の時間依存性を指摘．
２．統一理論：超対称標準模型の拡張によりヒグス場が自然にインフレーションを引き起こすことを示し，超対称性の破れのスケール，インフレーションスケール，スペクトル指数の間の関係式，超重力ハイブリッド模型におけるグラヴィティーノ質量への上限を導いた．特に，nsの観測値とLHC実験の示唆するヒグス質量の値が一致することを指摘．新しい量子重力理論の候補（Horava-Lifshitz理論,massive gravity理論）の整合性とそれらに基づく宇宙論の検討．
繰り越しにより，国際ワークショップExDiP2012を2012年8月に開催し，超弦理論研究者と宇宙論研究者の共同研究を促進するとともに，超弦理論からのアプローチについて新たな研究の方向を見いだした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
インフレーション模型の研究については，最も一般的な1成分インフラトン模型の完全解析，非等方インフレーション模型の組織的研究と観測的予言，等曲率ゆらぎの分離法など多くの優れた成果を上げた．また，4次元超重力理論に基づく宇宙模型の研究でも，最新のLHC実験の成果を取り入れた現実的な模型構成に成功しており，十分な進展があった．だだし，それらと究極理論との関連については十分な成果がまだ得られていない．この問題を打開するため，繰越により平成24年8月に関連する国内外の最先端の研究者を招聘し，超弦理論宇宙論ワークショップを開催した．このワークショップでの検討により，究極理論からのアプローチについていくつかの有望な方向を見いだすことができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
次の2つの方向を軸として研究を進める．まず，2013年初頭に公表されるCMB観測衛星Planckの観測結果およびLHCの2012年度の実験結果の2つの情報を，様々なインフレーション模型の観測的予言および4次元超重力理理論に基づく宇宙模型についてのこれまでの準備的研究成果とつきあわせることにより，本研究の中心課題であるインフレ－ション模型の選別およびそれと整合的な4次元超重力理論の絞り込みを精力的に行う．これと平行して，まだ十分な成果がない超弦理論に基づくインフレーション模型の構築に向けて，超弦理論のコンパクト化というトップダウンアプローチと高い局所超対称性をもつ4次元超重量理論の真空構造の研究というボトムアップアプローチを並行的に推進する．
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