2022 Fiscal Year Annual Research Report
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21K13910
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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) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | インフレーション / ダークマター / バリオン数の非対称性 / 重力波 / 相転移 / アクシオン / 超弦理論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は応募当初に計画していたものに加えて、より重要な研究成果も得ることができた。期間全体として、超弦理論などに基づいたトップダウンアプローチによって宇宙や素粒子の諸問題を解決する機構やシナリオを提案し、その検証可能性について議論した。特にアクシオン、cosmic string、重力波、宇宙の相転移に関連する研究を行った。
最終年度の研究においては、pure Yang-Mills理論において閉じ込めの相転移が起こると、マクロなスケールで弦状の物体を形成することを指摘した。その弦が衝突したときには量子的な効果によってのみ組み替えのダイナミクスが生じることから、その効果を考慮した統計的なダイナミクスを記述するモデルを再解析し、弦のダイナミクスから生ずる重力波を求めた。これにより、将来的な重力波観測実験によって初期宇宙にどのような相転移が起きていたかを理解することができる。
バリオン反バリオン非対称性の起源の問題は宇宙論の謎として残されている。多くの場合、B-Lの非対称性を生成することでその後の電弱スファレロン過程を通してバリオン数を生み出すことが考えられている。しかし、レプトンフレーバーの非対称性が存在したとしても電弱スファレロン過程を通してバリオン数は作られる。このレプトンフレーバーの非対称性を作り出すための機構としてwash-in/spontaneous leptoflavorgenesisと呼ばれるシナリオを提案した。この機構では、加速器実験などで探査可能な荷電レプトンフレーバー対称性を破る相互作用が重要な役割を果たしており、素粒子現象論と宇宙のバリオン数の起源を結びつけている。
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