2016 Fiscal Year Research-status Report
高エネルギー物理に基づく微分結合項を含む宇宙モデルの検証
| Project/Area Number |
16K17709
|
|---|
| Research Institution | Waseda University |
|---|
Principal Investigator |
水野 俊太郎 早稲田大学, 高等研究所, 助教 (60386620)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 宇宙物理 (理論) |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では微分結合項を含む宇宙モデルによるインフレーション、現在の宇宙の加速膨張の説明の可否の検証を焦点にあてており、特に平成28年度は「Equilateral型の原始非ガウス性に対する大規模構造からの制限(課題１)」と「ホルンデスキ重力理論の拡張に基づく暗黒エネルギー（課題４）」を中心に研究を遂行した。課題１については、以前私が摂動論を用いてequilateral型の原始非ガウス性があったときのHaloやGalaxyといった天体の分布の３点相関関数の結果をもとに、京都大学の橋本氏、立教大学の横山氏とともにHSC、DES、LSSTといった将来のイメージングサーベイを想定したFisher解析を行い、原始非ガウス性に対してどの程度厳しい制限が得られるかの予報を行った。その結果、ここ数年で行われる大規模構造の観測結果からequilateral型の非ガウス性に対して制限を課すことはできるものの、Planck衛星によるCMBからの制限に比べたら１桁制度が緩くなることがわかった。課題４については、ホルンデスキ重力理論の拡張であるmassive gravity、bigravity理論で暗黒エネルギーを説明するため、必要条件である高密度領域でアインシュタインの一般相対性理論を再現できるかについて、早稲田大学の青木氏とともに静的球対称解の周りでの摂動論に対する有効理論をもとに解析を行った。その結果、線形摂動の範囲では摂動には常に不安定性が存在し、現状ではこの理論で暗黒エネルギーを説明することが困難であることを示した。その他に、早稲田大学の前田氏、Panpanich氏とともにDBI-onicというDBIモデルと類似した構造の微分結合をもつ宇宙モデルを考えたときに、暗黒エネルギーのcoincidence問題を説明できる可能性があることも示した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は計画書の段階では「Equilateral型の非ガウス性に対する大規模構造からの制限（課題1)」、「CMBに含まれる振動的微細構造と微分構造を含むインフレーションモデル（課題2）」、「微分結合項を含むインフレーションモデルからビッグバン宇宙への移行（課題3）」、「ホルンデスキ重力理論の拡張に基づく暗黒エネルギー（課題4）」を具体的なテーマとして設定していたが、研究実績の概要の項目で示した通り、課題1で今後数年に行われる大規模構造の観測計画からのequilateral型の非ガウス性の制限に関する予報を具体的に与えられた点と課題4でmassive gravity、bigravityにおいて高密度領域で静的球対称時空でアインシュタインの一般相対性理論を再現する解が不安定であり、これらの理論で暗黒エネルギーを説明するのが困難であることを示せた点から、この2つの課題については現状通り研究を遂行していけば当初の計画の達成は可能であると思われる。また、当初に設定した課題の他にも、所属機関の研究者を中心とした議論を通じて興味深い課題が見つかれば、随時その課題についても研究を進めるという方針であったが、課題4と関連してDBIモデルに関連した修正重力理論に基づく暗黒エネルギーモデルでcoincidence問題の解決につながる宇宙モデルを提案できたのは予想以上の成果であると思われる。その一方で、今年度については暗黒エネルギーの研究を優先させたので、課題2、課題3の微分結合を含むインフレーションについての研究がまだ準備段階にあり、総合的に判断すると「（2）おおむね順調に進展している」の区分になるものと思われる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
課題1については今回行った研究において大スケールでのみで成り立つ近似を用いており、それによってサンプル数を稼げなかったことがequilateral型の原始非ガウス性の制限が弱くなってしまった原因なので、それを緩めてどこまで制限を厳しく出来るかを考えたい。そのためには小スケールでのbiasのモデルの不定性をどのようにモデル化を行うかが問題になるのであるが、（Gleyzes et at, `16）でpower spectrumのレベルで系統的な解析が可能になることが示されているので、その手法をbispectrumに適用したい。課題4については、今回静的球対称時空を背景とする線形摂動論を用いた解析であったので、非線形レベルの解析、より対称性の低い時空を背景とした解析を行っても不安定性が現れるのかについて調べてみたい。DBI typeの暗黒エネルギーモデルについては、現時点では一様・等方宇宙論のレベルでの解析なので、摂動論も考え、構造形成やCMBの制限と整合的かについても調べたい。課題2、課題3の微分結合をもつインフレーションモデルに対しては、当初はdisformal結合をもつspecificなモデルでの現象論を進める予定であったが、系統的に微分結合をもつインフレーションモデル、再加熱モデルを制限するうえではやはり有効場理論の手法を適用することがより本質に迫れるそうであることが判明してきた（Bauman and Green, `11, Giblin et al, `16）。このアプローチを用いてインフレーションにおける高エネルギー物理の新しい現象、及び微分結合を含む再加熱モデルの系統的な解析を今後進めていきたいと考えている。
|
| Causes of Carryover |
消耗品などが安価に抑えられたため、若干額ではあるが29年度に予算を持ち越した次第である。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成29年度に持ち越した予算については、消耗品の購入に使用する予定である。
|
