2021 Fiscal Year Annual Research Report
素粒子理論に基づく初期宇宙の熱的進化および重力波の研究
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20K22344
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
山田 將樹 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (20871106)
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| Project Period (FY) |
2020-09-11 – 2022-03-31
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| Keywords | 物質反物質非対称性 / 重力波 / 暗黒物質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙初期のインフレーション終了後からビッグバン元素合成時期までの間の時期に、宇宙が熱化してどのように物質を作り出し、そのなかでどのような重力波のシグナルを出すのかという研究を行った。
宇宙の歴史の中でバリオン数の非対称性がどのようにして形成されたのかという未解決の問題がある。一方でニュートリノ振動の観測から右巻きニュートリノの存在が示唆されており、この右巻きニュートリノの相互作用を通して初期宇宙においてバリオン数の非対称性を作り出すことができると考えられている。本研究の最終年度では、仮に初期宇宙において任意の粒子の非対称性が存在していたとすると、右巻きニュートリノの相互作用を通してその非対称性が再配分されることによってバリオン数の非対称性を作り出すことを示した。この機構は右巻きニュートリノの相互作用がCP対称性を保っていても、またその相互作用が非常に強い場合でも働く。これらの性質は通常のバリオン数の非対称性を作り出す機構とは全く異なり、より広い範囲のモデルでも非対称性を作り出すことができることを示している。
また、宇宙が高温高密度であった時期に様々な相転移が起きている可能性があり、その過程で観測可能な重力波が生じる可能性がある。近年、NANOGravによるパルサータイミング実験のデータが重力波のようなシグナルを示唆していることが報告された。このシグナルが初期宇宙における相転移のダイナミクスにおいて放射されたものであるとしたとき、その相転移の残りのエネルギーが現在まで残っている可能性があり、それが宇宙のハッブルパラメータの観測値の矛盾とも関連していることを明らかにした。
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| Remarks |
東北大学によるプレスリリースを行った。
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