2018 Fiscal Year Research-status Report
Generation and evolution of dark matter in the inflationary universe
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17K05434
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
川崎 雅裕 東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (50202031)
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2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 原始ブラックホール / インフレーション / アクシオン / 元素合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年度は主に原始ブラックホールの生成の研究を行なった。インフレーションで作られる曲率揺らぎとブラックホールを作る際に重要になる密度揺らぎとの関係が非線形であることに着目して、曲率揺らぎがガウス分布に従うとしても密度揺らぎに非ガウス性が現れることを示し、それによって原始ブラックホールの生成が抑制されることを明らかにした。また、宇宙のバリオン数を説明するアフレック・ダイン機構を用いて原始ブラックホールを生成する新たなモデルを構築した。このモデルはパルサー・タイミングの観測や宇宙背景放射の観測の制限を受けずに比較的大きな質量のブラックホールを生成することができ、LIGOによる重力波イベントと宇宙の暗黒物質を同時に説明できるということを明らかにした。
暗黒物質の有力な候補の一つであるアクシオンに関して、宇宙初期に生成されるアクシオン・ストリングの進化を大規模数値シミュレーションによって調べ、ストリング密度の進化がスケーリング則からずれ、スケーリング・パラメターが時間に対して対数関数的に増加することを明らかにした。この結果は宇宙でのアクシオンの存在量を決めるのに重要である。
宇宙初期に大きな等曲率揺らぎが存在すると揺らぎの2次の効果で宇宙初期の元素合成、特に重水素の存在量に影響を与えることに着目して最近の重水素の存在量に対する精密な観測を用いて幅広いスケールで等曲率揺らぎの大きさに対する制限が得られることを明らかにした。また、得られた制限をある種のレプトン数生成モデルに適応し、モデルに有用な制限を与えた。
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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
原始ブラックホールの生成に関して着実に理解が進んでおり、新たな魅力的な生成モデルも構築することができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
新たな観測によってブラックホール連星合体が大量に発見されることが期待されることから、引き続き原始ブラックホール生成の研究を行い、生成されるブラックホールの質量分布やスピン分布を調べて、観測されたブラックホールが星起源のものか原始ブラックホール起源かを明らかにしていきたい。
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| Causes of Carryover |
当該年度に購入予定のパソコンの新機種が年度内に納品が困難であったため次年度使用額が生じた。次年度分と合わせてパソコンを購入予定である。
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