Determining the inflationary particle content through the cosmological collider physics

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K14718
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: Suwa University of Science (2022); Kagawa National College of Technology (2019-2021)
• Principal Investigator: Shiraishi Maresuke 公立諏訪東京理科大学, 共通・マネジメント教育センター, 講師 (00803446)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: インフレーション / アクシオン / ベクトル場 / 高スピン場 / 宇宙マイクロ波背景放射(CMB) / 銀河 / 重力波 / パリティの破れ

Outline of Final Research Achievements

We have probed the particle content of the primordial inflationary universe using both theoretical and observational approaches. We have accurately predicted the effects of axions, vector fields and higher spin particles on the cosmic microwave background (CMB), galaxies and the gravitational wave background. We have also tested some of our predictions with the latest CMB datasets (WMAP, Planck and BICEP/Keck) and obtained new constraints on the axion-vector field couplings and the vector field energy density.

Free Research Field

宇宙論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で得たアクシオンとベクトル場の結合定数やベクトル場のエネルギー密度の制限値は、世界最高精度のものであり、インフレーション期の粒子描像を解明する上で貴重な情報となっている。また、本研究で得た理論予測結果や開発した解析手法は、将来観測で得られる高精度データを用いた追検証の際に必要とされるものである。本研究は、宇宙開闢に関する最新の理解を提供するとともに、将来研究の成功への道筋を築く役割を担っている。