2014 Fiscal Year Annual Research Report
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13J08360
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
神野 隆介 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 重力波 / 初期宇宙 / 高エネルギー物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度第一の研究は、南極で宇宙背景放射(CMB)を観測しているBICEP2グループの発表を大きな動機付けとして行った。彼らの発表はCMBのB-modeに原始重力波由来のシグナルを確認したというものであり、後に宇宙空間の塵由来である可能性も指摘されているが、これが正しい(或いは原始重力波由来が大半を占める)とすると、原始重力波のより高周波数成分から素粒子模型の情報を読み取れる可能性が高まる。そこで私は【研究背景・問題点】の１あるいは【具体的計画】の３に記載されている研究を重点的に遂行し、原始重力波の高周波成分が観測可能な量存在する場合に、重力波スペクトルの波数依存性を観測することで、インフラトンのポテンシャルの関数型の情報をBBO(Big Bang Observer)或いはDECIGO(日本の計画)でどの程度得られるかを尤度比検定の手法で算出した。また、インフレーション後に必ず存在する再加熱というプロセス(【研究背景・問題点】の２あるいは【具体的計画】の１に記載されているdark radiationの生成とも関わり得る)の重要なパラメータである再加熱温度TRが先のポテンシャルの情報とどの程度区別して決定されるかを尤度比検定で算出した。
本年度第二の研究では、 インフラトンが重力波（素粒子論的には重力子）に崩壊する可能性について論じた。現実の一様等方宇宙を記述するアインシュタイン重力に、宇宙論的諸問題を解決するインフラトンを加える最小限のセットアップですら、インフラトンが重力子に崩壊することが示された。この重力子は、観測されるには高周波過ぎる或いは強度が足りないという状況が典型的には起こるが、ヒッグス粒子発見以来議論されている「ヒッグス場をインフラトンとして用いる」ような最小限でないセットアップでは重力子がはるかに多く生成される可能性があり、本研究はそのような研究へと繋がり得る。
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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
本年度は、BICEP2により大きな動機付けを得た原始重力波の研究と、インフラトン崩壊に際する(原始ではない)重力波の研究という2方面で進展があった。
前者の研究は【研究背景・問題点】の１あるいは【具体的計画】の３に対応し、またdark radiation(暗黒輻射)の生成という面で言えば【研究背景・問題点】の２あるいは【具体的計画】の１にも繋がり得る。この研究において完成させたコードは、今後例えば宇宙の相転移の影響の観測可能性を調べる際にも有用であると考えられる。
また、後者の研究は当初研究目的には記載していないメカニズムでの重力波生成に関する研究であるが、拡張重力における重力波生成という大きな発展可能性を含むものであり、研究は全体として順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策としては主に3つある。
1つ目は、【具体的計画】の１に記載したような相転移の影響(すでに昨年度に論文として提出済)を、今年度に完成したコードを用いてより詳細に調べるという方針である。この相転移は初期宇宙におけるバリオン生成や、strong CP問題を解決するPQ機構の存在とも関わってくる可能性がある。
2つ目は、インフレーション後に起きたと考えられている再加熱過程の詳細の探求可能性を、今年度に完成したコードを用いて調べるという方針である。
最後に、今年度に発表（現在投稿中）した拡張重力における重力波生成を詳細に調べるという方針である。
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