2022 Fiscal Year Research-status Report
Exploring the early Universe from the perspective of the next generation of precision cosmology
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19K03874
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
高橋 智 佐賀大学, 理工学部, 准教授 (60432960)
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2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | インフレーション / 初期宇宙 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年の精密な宇宙観測により、インフレーションモデルの検証が進んでいる。特に単一場のインフレーションモデルに対する現在の観測データからの制限は厳しくなっている。しかしながら、複数場のモデルや重力と非最小結合を持つようなフレームワークを考えると、単一場のモデルとしては観測データと矛盾してしまうモデルであっても、現在の制限と矛盾しないモデルを構築できる場合がある。
当該年度においては、複数場、かつ、重力と非最小結合を持つインフレーションモデルについて、非最小結合を持つスカラー場のポテンシャルには簡単な仮定をおきつつも、一般的な場合について、観測量（原始密度揺らぎのスケール依存性を表すスペクトル指数、原始重力波の振幅を表すテンソル・スカラー比など）に対する予言を調べ、どのような場合に観測データと整合するモデルを構築できるか調べた。また、具体的にインフラトン場のポテンシャルを仮定した場合の解析も行い、複数場・非最小結合インフレーションにおけるモデル構築について様々な知見を得た。
また、最小結合の場合の複数場インフレーションモデルについても研究を進めた。特に、インフラトン場とカーバトン場の複合モデルを具体的に素粒子模型の枠内で構築する研究も進めた。この際、インフレーションだけでなく、バリオン数生成機構についても考慮し、どちらも整合的に記述できるモデル構築が可能か調べた。そして、当該モデルのフレームワークで、現在観測からのインフレーションモデルに対する制限と整合し、かつ、現在の宇宙のバリオン数を説明できる場合があることを具体的に示した。さらに、将来の原始重力波の観測での検証可能性についても解析した。
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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
当該年度においては、複数場インフレーションモデルにおける重力との非最小結合の影響などについて、ある程度一般的な枠組みでの予言について調べ、どのようなインフレーションモデルが観測データと整合し得るかなどについて知見を得た。また、最小結合の複数場インフレーションのさらなる拡張における具体的な素粒子模型のフレームワークでのモデル構築も行なった。
さらに、将来観測を念頭におき、特に小スケールの揺らぎの観測によるインフレーションモデルの検証について、新しい検証法も含め研究が進んでおり、研究はおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、原始重力波、および、小スケールの密度揺らぎの観測を用いて、特に複数場インフレーションモデルがどこまで（一般的に）検証できるか検討したい。複数場インフレーションのフレームワークでは、単一場のインフレーションモデルでは排除されている場合であっても、複数場のセットアップの仕方により、観測データと整合するモデルの構築が可能であるが、一方で、複数場の場合はモデルとしての自由度が増えてしまうため、出来るだけモデルに依存しないように複数場モデルの検証を行う際は多角的なアプローチが必要がある。その具体的な方法論に関して研究を進めたい。
さらに、今後の様々な宇宙観測を複合的に用いて、どのようにインフレーションモデル、および、初期宇宙進化のシナリオが検証できるかについても、新しい検証法についても探りつつ研究を進めていく予定である。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス感染症の影響は当該年度もまだ続いていたため、予定していた出張の一部が出来なかった。そのため、次年度使用額が生じた。
次年度においては、研究会、国際会議出席などのための旅費として使用する予定である。また、物品購入にも充てる予定である。
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