超重力理論に基づくインフレーション宇宙モデルの諸問題

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10640250
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 川崎 雅裕 東京大学, 宇宙線研究所, 助教授 (50202031)
• Keywords: インフレーション宇宙 / 超重力理論 / 超対称性 / 原始ブラックホール

Research Abstract

インフレーション宇宙は標準的宇宙モデルの様々な問題点を解決するために必要であるが、具体的な素粒子モデルがないことが一番の問題であった。一方、超対称性理論は素粒子の標準理論の問題である電弱スケールの輻射補正に対する安定性の問題を解決するなど非常に優れた性質を持つ理論的枠組である。
そこで本年度は超重力理論の枠組で、ニュー・インフレーションモデルを作り、そのモデルが予言する再加熱温度を評価し、それがグラヴィティーノを多く作りすぎない程度に低いことを確かめた。また、ニュー・インフレーションにはインフレーションを起こすスカラー場の初期値に関する問題があるが、超重力理論の枠組ではニュー・インフレーションの前に別のインフレーション(プレ・インフレーション)が起これば超重力の効果により、スカラー場の初期値が力学的に決まり十分なインフレーションが起き、初期値問題が解決されることを示した。
また、上に述べたモデルの興味深い場合として、ニュー・インフレーションが不完全で、その前に起こったプレ・インフレーションも現在の宇宙で観測される密度揺らぎを作る場合を考えた。この場合比小さなスケールで大きな密度揺らぎが予言され、自然に原始ブラックホールが作られ、それが我々の銀河ハローで観測されているMACHOとよばれるダークマターになる可能性があることを示した。
さらに、超弦理論・超重力理論で予言される質量の軽いスカラー場(モジュライ場)がX線バックグランドや元素合成に与える影響を調べ、それによってモジュライ場の密度に対する宇宙論的制限を求め、さらに、宇宙論的制限を満足させるために必要なモジュライを薄めるメカニズム(熱的インフレーション)について調べた。

Research Products

• [Publications] M.Kawasaki: "Primordial Black Hole Formation in a Double Inflation Model in Super gravity" Physical Review D. 57. 6050-6056 (1998)
• [Publications] T.Asaka: "Cosmological Moduli Problem in Gange-mediated Supersymmetry Breaking Theories" Physical Review D. 58. 083509-1-12 (1998)
• [Publications] T.Kanazawa: "Isocurvature Fluctuations of the M-theory Axion in a Hybrid Inflation Model" Progress of Theoretical Physics. 100. 1055-1062 (1998)
• [Publications] S.Kasuya: "Topological Defects Formation after Inflation on Lattice Simulation" Physical Review D. 58. 083516-1-6 (1998)
• [Publications] M.Yamaguchi: "Numerical Analysis of Formation and Evolution of Global Strings in 2+1 Dimensions" Progress of Theoretical Physics. 100. 535-545 (1998)
• [Publications] M.Kawasaki: "Primordial Black Hole Formation in Supergravity" Physial Review. 59. 043512-1-7 (1999)