2019 Fiscal Year Annual Research Report
Exploring the origin of CMB anomaly with spontaneous symmetry breaking
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17H02894
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
早田 次郎 神戸大学, 理学研究科, 教授 (00222076)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
野海 俊文 神戸大学, 理学研究科, 助教 (30709308)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 自発的対称性の破れ / 低エネルギー有効理論 / 統計的アノーマリー / インフレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙マイクロ波背景放射(CMB)観測衛星WMAPによって、CMB温度揺らぎに統計的非等方性などの異常な性質(CMBアノーマリー)が発見された。そのような中、 我々は非等方性の生成機構を発見し、CMBアノーマリーの理解に貢献した。本研究では、自発的対称性の破れという観点から、さらにこの研究を発展させ、多様な CMBアノーマリーの物理的機構を明らかにする。その研究成果をもとに新たな現象を予測し、観測の将来計画に指針を与える。さらに、CMBアノーマリーの背後に ある初期宇宙を支配する究極理論を探求する。
本年度、早田は、非等方インフレーションのアイデアを高次元宇宙モデルに拡張することで、内部空間を保ったまま、加速膨張宇宙を実現することに成功した。さらに、重力波を観測することで対称性の破れを特徴付けるために、重力波の偏極を表すストークスパラメーターを、インフレーション中に生成される原始重力波の初期状態においてどのように取り入れるのかを明らかにした。これは今後、様々な対称性の破れの研究に有用となると思われる。研究代表者の早田と分担者の野海は、時空対称性の自発的破れの視点を用いることで、非等方インフレーションを記述する有効理論を構成し、「時空の非等方性」と「原始揺らぎの統計的非等方性」の関係を明らかにした。この論文の作成にはかなりの時間を要したが、本科研費で雇用した研究員の貢献により完成した。また、野海は、インフレーション模型が満たすべき整合性条件を与える「弱い重力予想」の理論的検証を行った。
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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
自発的回転対称性の破れに伴う南部・ゴールドストーンモードに対する低エネルギー有効理論の構築に取り組み、それをもとに四重極的非等方性の普遍性を明 らかにするという研究目標は、非等方インフレーションを記述する有効理論を構成し、「時空の非等方性」と「原始揺らぎの統計的非等方性」の関係を明らかにしたことで達成された。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も、科研費研究員を雇い、研究を進めていく。構築した低エネルギー有効理論をもとに、21cm線などの観測データと比較することで、低エネルギー有効理論のパラメータへどのような制限が得られるのかを明らかにしていくことが今後の課題である。
他分野との交流に関しても、素粒子論、物性理論、ハドロン物理の各分野から第一線の研究者を招聘し、講義をしていただくことで進めていきたい。
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