インフレーション宇宙における基礎物理過程の理論的及び数値的解析

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07740226
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 坂井 伸之 早稲田大学, 理工学部, 助手 (00267402)
• Keywords: 一般相対性理論 / インフレーション宇宙論 / 宇宙の相転物

Research Abstract

インフレーション宇宙における相転移の過程及び非一様時空の進化の問題に取り組み,以下の事を明らかにした.
1.O(3)スカラー場における泡の形成と進化
泡形成に関するこれまでの研究では,最も単純な1成分スカラー場が仮定されてきたが,統一理論においては多成分スカラー場が自然である.そこで,その1つとしてO(3)スカラー場を仮定し,泡の形成と進化を解析した.その結果,高温極限におけるユークリッド解としてモノポール構造を持つ新しい解が存在し,泡の膨張に伴って中心に安定なグローバルモノポールが残ることが示された.
2.位相欠陥のダイナミクスとインフレーション
ヒグス場の真空期待値がプランク質量程度になると,位相欠陥の静的な解が存在しなくなるが,この時位相欠陥自身が指数関数的に膨張することが指摘されていた.そこで,ドメインウォール,グローバルモノポール,ゲージモノポールについて,インフレーションの起こる条件及びその時空構造を数値的に調べた.特にゲージモノポールの場合は,中心付近が膨張するとその周りにワ-ムホールが形成され,宇宙の多重生成が自然に実現されることが示された.
3.インフレーション宇宙における泡の進化と重力定数の非一様性
インフレーションモデルとして,重力定数が変化する理論に基づくものが幾つか提案されている.従来の研究では,重力定数の時間変化のみが考慮され,その空間的揺らぎについては全く議論されていなかった.そこで,Brans-Dick重力理論における泡の進化を数値的に解析し,揺らぎ形成される過程とその大きさを明らかにした.特に,Extended Inflation model及びOne-Bubble Inflation modelについて,その影響を議論した.

Research Products

• [Publications] N. Sakai: "Dynamics of Gravitating Magnetic Monopoles" Physical Review D. 54(in press). (1996)
• [Publications] N. Sakai: "Fimtuations of the Gravitational Constant Incluced by Primordial Bubbles" Physical Review D. 53(in press). (1996)
• [Publications] N. Sakai et al.: "Dynamics of Topological Defects and Inflation" Physical Review D. 53. 655-661 (1996)
• [Publications] N. Sakai: "Dynamics of Menopoles and Spacetime Structure" Pacific Conference on Gravitation and Cosmology(World Scientific). (in press). (1996)
• [Publications] Y. Kim et. al: "Monopole-Bubble in Early Universe" Pacific Conference on Gravitation and Cosmology(World Scientific). (in press). (1996)
• [Publications] N. Sakai: "Dynamic Monopoles and Spacetime Structure" 1st RESCEU International Symposium: THE COSMOLOGICAL CONSTANT AND THE EVOLUTION OF THE UNIVERSE. (in press). (1996)
• [Publications] Y. Kim at al.: "Solitonic Island in the Bubble" 2nd Pacific Winter School for Thertical Physics. (in press). (1996)
• [Publications] N. Sakai et al.: "Bubbles with an O(3)-Symmetric Scalar Field in Curved Spacetime" 7th Marcel Grossmann Meeting on General Relativity. (in press). (1996)