2020 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, 准教授 (30709308)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | インフレーション / ゲージ場 / 宇宙背景放射 / 統計的アノーマリー / 自発的対称性の破れ |
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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ダークマターに応用することで、ベクトルダークマターが存在する可能性に着目した。パルサータイミング観測に特徴的なシグナルが現れることを明らかにし、他のダークマター候補と区別が可能なことを示した。これは、今後の暗黒物質への重要な貢献となるであろう。さらに、重力波がアクシオンダークマター中を伝搬するときにパリティー対称性の破れが現れる可能性と共鳴による振幅の増大の観測可能性を指摘した。また、アクシオンの振動によるゲージ場の不安定増幅によってパルサータイミングによって観測可能な重力波が生成されることを明らかにした。研究代表者の早田と科研費雇用研究員の吉野はブラックホールの光子球から高周波重力波が放射されることを明らかにした。分担者の野海は「弱い重力予想」の定式化に関する研究を行い、予想の証明に迫る成果をあげた。また、弦の場の理論の立場からCMB温度揺らぎのアノーマリーに迫るような研究も開始した。
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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
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、ゲージ場による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 したことですでに達成された。本研究では、研究成果を重力波やベクトル暗黒物質へと応用し、ゲージ場の宇宙論における役割をさらに明らかにすることに成功している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も、ゲージ場が宇宙論において果たす役割を明らかにするとともに、インフレーションにおける自発的対称性の破れの概念の拡張と宇宙背景放射における統計的アノーマリーとの関係を解明していく。
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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