2015 Fiscal Year Annual Research Report
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15J06574
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
江間 陽平 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 宇宙線 / ニュートリノ / インフレーション / 再加熱 / 重力 / ヒッグス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は主に、IceCube の結果を受けた高エネルギーニュートリノ宇宙線の起源に関する研究及び、インフレーション後の宇宙の再加熱期におけるインフラトンの崩壊過程に関する研究を行った。ここでインフラトンとは、インフレーションを起こすスカラー場である。それぞれについて、以下にその詳細を記述する。
高エネルギーニュートリノ宇宙線について。近年 IceCube 実験によって起源が未知の高エネルギーニュートリノ宇宙線が観測された。本研究では、初期宇宙において長寿命粒子の崩壊によって高エネルギーニュートリノが生成されたとするシナリオでこのイベントが説明可能かを現実的な素粒子模型に基づき議論した。特にニュートリノの現在の宇宙までの時間発展を数値計算するコードを開発した。
インフラトンの崩壊過程について。インフラトンと重力との間に特殊な結合がある型の修正重力理論について、重力がインフラトンの崩壊に与える影響を議論した。特にインフラトンの運動項と重力が結合する型の理論については、インフラトンが振動している状況下で不安定性が存在することを示した。また近年ヒッグス及びトップの質量の測定によって、ヒッグスのポテンシャルか高エネルキー領域で不安定になることが示唆されている。これにより高スケールインフレーションは我々の電弱真空を不安定化する可能性があるため、ヒッグスを安定化させる機構が必要とされる。その候補として ヒッグスとインフラトンまたはリッチ曲率との結合が考えられるが、本研究ではこの結合が再加熱期にヒッグスを共鳴生成するため電弱真空を再び不安定化させる可能性があることを指摘し、結合の大きさに対する上限を与えた。
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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
高エネルギーニュートリノ宇宙線に関して。今年度の目標であったニュートリノの時間発展を追う数値計算のコードはすでに開発を終え、具体的な素粒子模型に基づいた議論を行うことができている。
インフラトンの崩壊過程について。これも今年度の目標であったインフラトンと重力との結合を、修正重力理論も含めて議論することができている。また再加熱期の電弱真空の不安定性など、研究課題執筆当時には予期しなかった興味深い方向性を見つけることもできた。
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| Strategy for Future Research Activity |
高エネルギーニュートリノ宇宙線に関して。具体的な素粒子模型に基づいた議論は現在論文を執筆中であるため、まずはこれを完成させることを目指す。また IceCube からエネルギー依存性、方向依存性やフレーバー比などの新たな情報が公開されているため、これらも含めて我々のシナリオを再考したい。
インフラトンの崩壊過程について。これまではスカラー場が宇宙を支配している場合について、スカラー場の崩壊過程への重力の効果を議論していたが、これをスカラー場が支配していない場合にも拡張する。また電弱真空の不安定性については、インフラトンがヒッグス以外の粒子と強く相互作用している場合にも同様にヒッグスが不安定になる可能性が考えられる。したがって、この不安定性について議論を深めていきたい。
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