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2014 Fiscal Year Annual Research Report

宇宙のインフレーション期における種磁場生成

Research Project

Project/Area Number 12J08160
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

藤田 智弘  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords宇宙磁場 / インフレーション / 初期宇宙
Outline of Annual Research Achievements

私の研究課題は「宇宙のインフレーション期における種磁場生成」である。現在の銀河・銀河団のみならず天体密度が非常に低いボイド空間にも微弱な磁場が存在することが観測的に確認されている。しかしその宇宙磁場の起源は天文学における長年の未解決問題であり、未だ有力な理論的仮説さえも提唱されていない状況にある。インフレーションにおいて宇宙磁場の種が生成されるシナリオは、観測されている大スケールの磁場を作る最も有力な候補の1つと考えられている。しかし、私の研究も含め、これまでの研究により、インフレーション期間中だけで観測を説明できるような十分な磁場を生成することは非常に難しいことがわかってきた。その最大の理由は、インフレーション中に強い電磁場が作られると、大スケールの密度揺らぎが必然的に生まれてしまい、CMB(宇宙背景放射)で観測された結果と矛盾してしまうためである。
そこで近年になり、インフレーションでヘリカルな磁場を作る、という新しいアプローチが注目を集めている。ヘリカルな磁場とは、光の持つ2つの偏光のうち片方だけしか持たないような磁場である。ヘリカルな磁場はプラズマ中で、その相関長(磁場の典型的な長さスケール)が増幅するという特徴がある。従って、インフレーションでCMBにかからないような小さなスケールの磁場を作っておき、その後の発展で徐々に大きくすれば、観測と矛盾しないシナリオとなる。我々は、ヘリカルな磁場を作るシナリオとしてこれまで考えられたきたモデル(Axionと電磁場のφF*Fカップリング)に対して精密な調査を行い、これまで見落とされていた磁場増幅機構を発見した。このモデルでは今までインフレーション中の磁場生成と、リヒーティング後のプラズマによる増幅しか計算されてこなかったが、磁場生成はインフレーション終了直後に最大効率で起こることを発見した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (12 results)

All 2015 2014

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results,  Open Access: 3 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] Can a spectator scalar field enhance inflationary tensor mode?2015

    • Author(s)
      T.Fujita, J.Yokoyama and S.Yokoyama
    • Journal Title

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      Volume: 043 Pages: E01

    • DOI

      10.1093/ptep/ptv037

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Consistent generation of magnetic fields in axion inflation models2015

    • Author(s)
      T.Fujita, R.Namba, Y.Tada, N.Takeda, H.Tashiro
    • Journal Title

      arXiv [astro-ph.CO]

      Volume: 1503 Pages: 05802

    • Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Curvaton in large field inflation2014

    • Author(s)
      T.Fujita, M.Kawasaki and S.Yokoyama
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      Volume: 1409 Pages: 015

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2014/09/015

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Non-perturbative approach for curvature perturbations in stochastic δN formalism2014

    • Author(s)
      T.Fujita, M.Kawasaki and Y.Tada
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      Volume: 1405 Pages: 030

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2014/10/030

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Probing Beyond Standard Model via Hawking Radiated Gravitational Waves2014

    • Author(s)
      T.Fujita
    • Journal Title

      arXiv [astro-ph.CO]

      Volume: 1407 Pages: 0130

    • Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] インフレーション中に生成される重力波:真空揺らぎを超える重力波は作られるか?2015

    • Author(s)
      藤田智弘
    • Organizer
      物理学会 第70回年次大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-21
  • [Presentation] Generation of Gravitational Waves from Spectator Scalar Field during Inflation2015

    • Author(s)
      Tomohiro Fujita
    • Organizer
      Mini-workshop on Gravity and Cosmology
    • Place of Presentation
      Institut Astrophysique de Paris, France
    • Year and Date
      2015-02-26 – 2015-02-26
  • [Presentation] Can a Spectator Scalar Field Enhance inflationary Tensor mode?2014

    • Author(s)
      Tomohiro Fujita
    • Organizer
      JGRG24
    • Place of Presentation
      Kavli IPMU、東京大学
    • Year and Date
      2014-11-13 – 2014-11-13
  • [Presentation] スカラー場ゆらぎからの生成される重力波2014

    • Author(s)
      藤田智弘、横山順一、横山修一郎
    • Organizer
      物理学会 秋季大会
    • Place of Presentation
      佐賀大学
    • Year and Date
      2014-09-18 – 2014-09-18
  • [Presentation] Tensoron: spectator scalar field inducing gravitational waves during inflation2014

    • Author(s)
      藤田智弘
    • Organizer
      RESCUE APCosPA Summer School on Cosmology and Particle Astrophysics
    • Place of Presentation
      あさま温泉錦の湯 地本屋
    • Year and Date
      2014-08-03 – 2014-08-03
  • [Presentation] スカラー場ゆらぎが作る初期重力波2014

    • Author(s)
      藤田智弘
    • Organizer
      第44回 天文・天体物理若手夏の学校
    • Place of Presentation
      信州・戸倉上山田温泉 ホテル圓山荘
    • Year and Date
      2014-07-28 – 2014-07-31
  • [Presentation] Probing BSM physics via Hawking radiated GW2014

    • Author(s)
      Tomohiro Fujita
    • Organizer
      Progress on Old and New Themes in cosmology(PONT)2014
    • Place of Presentation
      Avignon, France
    • Year and Date
      2014-04-17 – 2014-04-17

URL: 

Published: 2016-06-01  

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