2022 Fiscal Year Annual Research Report
Exploring the early Universe phenomena through cosmological magnetic fields
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19K03842
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鎌田 耕平 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (60835362)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | カイラル量子異常 / アクシオン / バリオン数生成 / カイラル磁気流体力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は、まず、U(1)ゲージ場とChern-Simons結合をもつパイオンやアクシオンなどの擬スカラー場が有限密度の背景磁場中でdomain wallの層を作る相が安定であるが、位相的に非自明な配位であることに注目し、それが初期宇宙に現れる可能性を念頭に、生成過程の考察を行った。domain wallをNambu-Goto作用で記述することにより、それが量子トンネル効果で生成されることを示すことに成功し、生成率を評価した。結果、多くのパラメータ空間で生成率は指数関数的に抑えられていることがわかり、初期宇宙で大きな役割を果たす可能性は限定出来であることが明らかになった。この成果はPhysical Review D誌で発表された。
また、前々年度に発見した "wash-in機構" の応用として、それが働く際のアクシオンインフレーション後の磁場とバリオン非対称の発展の包括的な研究を行い、アクシオンインフレーションにおいて現在のバリオン数を説明できるパラメータを明らかにした。この成果はJournal of High Energy Physics誌において発表された。
カイラル非対称とヘリカル磁場が初期条件として同時に存在する場合の系の磁気流体力学的な発展に関しては、近年発見されたHosking積分という保存量が重要な役割を果たすことを発見し、カイラル非対称と磁気ヘリシティの減衰は当初予想された指数関数的な減衰でなく、冪乗則的な減衰であることを明らかにした。この成果はPhysical Review Research誌で発表予定である。
また、これまでの初期宇宙におけるカイラル効果をまとめた総説論文を山本直希氏 (慶應大)、Di-Lun Yang氏 (Academia Sinica)と執筆し、Progress in Particle and Nuclear Physicsで発表した。
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