2023 Fiscal Year Research-status Report
Cosmological correlators as a probe of fundamental physics
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22KJ1006
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
KRISTIANO Jason 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| Keywords | 原始ブラックホール / 宇宙論的摂動 / インフレーション宇宙論 / 相関関数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙のインフレーション中に生成される原始的な摂動は、観測によって大規模に厳密に制限されています。 小規模なスケールでは、摂動に対する重大な制約はありません。したがって、放射線が支配する時代にそのような摂動が地平線に再び入った後、原始ブラックホールに崩壊する可能性のある、小さなスケールで摂動の振幅が大きいインフレーションモデルを持つことが可能です。原始ブラックホールの観測証拠はまだありませんが、暗黒物質の候補であり、重力波観測を説明できる可能性があるため、注目される研究テーマとなっています。原始ブラックホールを大量に生成するには、小規模な摂動のパワースペクトルが、宇宙マイクロ波背景観測で調べられる大規模なパワースペクトルよりも7桁大きくなければなりません。 実際、このような大きな振幅により、摂動の展開は高度に非線形になります。私たちは、異なる波数の摂動が互いに影響を与える可能性がある摂動のこの非線形発展を調査しました。 我々は、小規模な摂動の大きな振幅が、1 ループ補正によって大規模な摂動をコヒーレントに強化することを発見しました。この 1 ループ補正は、摂動とその共役運動量の間の量子交換関係に比例し、これはハイゼンベルクの不確定性原理の現れです。 これは、摂動の非線形発展を計算する際の量子の性質の重要性を示唆しています。大規模な摂動の振幅は宇宙マイクロ波背景放射観測によって厳しく制限されるため、今回の結果は小規模な摂動を厳密に制限します。 したがって、私たちの研究は、暗黒物質と重力波の観測を説明するために考えられる原始ブラックホール形成メカニズムを厳密に制限します。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
私たちの結果はまだ arXiv プレプリント (Physical Review Letters によって出版が受理されました) として掲載されていますが、コミュニティから大きな注目を集めています。 私たちのプレプリントは多くの研究によって引き継がれ、拡張されてきました。これは、画期的な NANOGrav pulsar timing arrayのコラボレーション[Astrophys. J. Lett. 951, L11 (2023)]によって、原始ブラックホール形成のno-go定理として引用されています。 私たちの成果は、多くの大学のセミナーや会議で、招待講演や寄稿講演として発表されています。 私たちは、私たちの成果が理論的宇宙論における画期的な理解であると信じています。 さらに、それは小さなスケールでの精密宇宙論の始まりを示します。
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| Strategy for Future Research Activity |
我々は、摂動の三次自己相互作用によって引き起こされる非線形進化を調査しました。 摂動の 4 点関数または 3 スペクトルにつながる 4 次の自己相互作用の寄与を含める予定です。 また、解析式を得るために、インフレーションによる原始ブラックホール形成を理想化したモデルを想定しているので、より現実的なモデルを検討する予定です。
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