2014 Fiscal Year Annual Research Report
宇宙における物質反物質非対称性の起源の問題および暗黒物質に関する研究
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13J08715
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
山田 將樹 東京大学, 大学院理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 物質反物質非対称性の起源 / 暗黒物質 / インフレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙背景放射の温度ゆらぎの観測によってインフレーション理論の正当性はほぼ確立したが、インフレーションからビッグバン元素合成の時代までの宇宙はどのような歴史をたどったのかという疑問は初期宇宙論の一つの大きな問題として残されている。
インフレーションの急激な加速膨張によってあらゆる物質の数密度が薄められるため、インフレーション中のバリオン数は０となっている。そのため現実の宇宙を説明するためにはインフレーション後にバリオン数を作る必要があり、アフレック・ダイン機構はそのバリオン数を作る機構の一つとして知られている。この機構によると宇宙初期にQ-ballと呼ばれる非位相的ソリトンの存在が予言されるが、本研究ではこのQ-ballに注目し、Q-ballの崩壊によってバリオン数と暗黒物質の存在量を同時に説明することができる可能性について探求した。その結果、超対称性理論のなかでも特にシンプルな模型であるCMSSM模型においてQ-ballの崩壊によってバリオン数と暗黒物質の存在量を同時に説明することができ、さらに近年発見されたヒッグス粒子の質量も矛盾なく説明できるパラメータ領域があることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
超対称性理論の最もシンプルな模型であるCMSSMにおいて、バリオンと暗黒物質の共生成のシナリオが機能するかどうかを解析することに成功した。このとき、共同研究者の協力によって、暗黒物質が対消滅してしまうかどうかの計算精度が飛躍的に向上し、得られた結果に強い正当性を与えることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
先行研究では、アフレックダイン機構を担うスカラー場が持つ有効的な質量がインフレーション中とその後で符号が常に負である場合のみ考えてきた。しかし、我々はその有効的な質量がインフレーション直後に符号を変える可能性があることを見出した。このとき、アフレックダイン機構を担うスカラー場のダイナミクスは大きく変更を受けることになり、予言されるバリオン数の量も大きく変更を受けることになる。今後の研究によってこの新しいシナリオを解析し、観測されているバリオン数の量を説明することができるパラメータを明らかにする。
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