2017 Fiscal Year Annual Research Report
Frontiers of inflation in supergravity
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17J00731
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
寺田 隆広 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | 超重力理論 / インフレーション / グラヴィティーノ / 非線形表現 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超重力理論は素粒子の標準模型を超える理論の一つであり、様々な理由から研究されている。超重力理論では理論の整合性からグラヴィティーノ（重力微子）という粒子が存在し、宇宙論的に問題を起こす程長寿命であり、宇宙初期の生成量に観測的な制限がつけられている。
近年、超対称性の非線形表現の場を用いたインフレーション模型が研究されていた。非線形表現の場は超対称性の破れと密接な関係がある。単純な場合、物理的には、超対称性の破れよりずっと低いスケールでそういった非線形表現が実現されると考えられる。その内ある種の模型では、先行研究の問題解決の為など積極的な理由で、非線形表現の場とインフレーションを起こす場（インフラトン）の相互作用を導入し、それによってインフレーションを引き起こすインフラトンポテンシャルを構築していた。私は共著者と共に、この種の模型で長寿命粒子であるグラヴィティーノが大量に生成されることを指摘した。前述したように、宇宙論的に生成される長寿命粒子には宇宙観測で厳しく制限がついている。この研究によって、より「普通の」インフレーション模型が好ましいことが明らかになった。
本年度は他にも超重力理論でのインフレーション後の宇宙史における物理で当初予定していたよりも広範なトピックについて研究成果が得られた。一部の結果は超重力理論に限らず一般相対論の範囲で成り立つ一般的な結果である。これらは雑誌未掲載なので詳細は来年度の報告に載せる。
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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
受入教員と議論をしながら研究を進めていき、当初計画していた内容より広範なトピックで研究課題を研究している。また、その中で偶然発見した内容についての研究も行なった（雑誌未掲載）。これらの理由により当初計画していた「グラヴィティーノ散乱振幅のユニタリティーからの制限」や「超重力理論でのマルチフィールドインフレーションを用いた宇宙マイクロ波背景放射の特徴の説明」といったトピックについての進捗は遅れている。科研費申請時点で計画していたグラヴィティーノ問題に関する研究では査読付き論文に掲載される成果が出せた。一方、冒頭で述べたトピックとして原始ブラックホールや重力波に関する研究が進展しているので、総合的にはおおむね順調に進展していると結論できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究実績・進捗状況でも述べたように当初の計画より広範なトピックで成果が得られたため、当初の研究計画の実施もできるかぎり目指しつつ、得られた結果の拡張や応用なども視野に入れていきたい。
インフレーションは宇宙初期の現象なので超対称性や超重力理論が良い記述になっていると期待できる一方、LHC実験等で超対称性を含めあらゆる新物理の強い証拠はまだ得られていない。そこで、超重力理論に動機付けされつつもより一般的な理論で成り立つような現象などについての研究は現代的な科学的意義が大きくなってきていると言えよう。特別研究員の研究は基本的に一人で行うものだが、所属研究室・研究所のリソースを有効利用できるトピックは有意義であるので、研究課題の範囲内で研究室メンバーとのオーバーラップ領域を探りながら、重力波・構造形成・ニュートリノ・バリオン生成・マルチフィールドインフレーション・アクシオン（シフト対象な場）・原始ブラックホールなどの宇宙論・宇宙物理への応用の可能性も視野に入れて研究を進めたい。
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