ブレーンワールドシナリオにおけるインフレーション宇宙論の理論的研究

• Project/Area Number: 04J10083
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 姫本 宣朗 東京大学, 大学院理学系研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: インフレーション / ブレーン / 高次元時空モデル / 重力波 / 統計 / 仮説検定 / ブレーンワールド / 背景重力波 / D-ブレーン / 重力

Research Abstract

インフレーションに代表される初期宇宙の現象の直接観測を目指すために、CMBの重力波版である宇宙論的背景重力波の生成メカニズム、ならびに効率のよい検証方法について研究を行った。
背景重力波のシグナルは非常に微弱なものと考えられている。それゆえに、効率よく背景重力波から宇宙論的情報を引き出すための手法、ならびに背景重力波に特化したデータ解析の方法などの理論的整備が急務の課題になろうとしている。そこで本年度は、背景重力波観測を、インフレーション宇宙を垣間見る究極の観測手段として捉え、二つの側面から研究を行ってきた。
宇宙論的背景重力波は、宇宙モデルに依存して、いろいろな波長依存性(スペクトル)をもつ。そこで、背景重力波の検出効率向上、ならびに初期宇宙モデルに対して重要な制限を与えるため、インフレーションモデルも含めた、さまざまな(ブレーンモデルも含んだ)宇宙モデルにおける背景重力波のスペクトルについて、理論的見積もりを行った。
また、背景重力波を効率よく検出するための方法について研究を行った。
宇宙のあらゆる方向から定常的にやってくる背景重力波は、統計量として扱われる。基本的に、検出器のノイズに埋もれてしまう背景重力波は、複数台の検出器から得られる観測データを使い、その相関関数を統計量として、検出の判定が議論される。これまで主に、シグナルおよび検出器のノイズの確率分布に対して、ガウメ性を仮定した検定の議論がなされてきたが、現実には非ガウス性が現れることがわかっている。背景重力波は非常に微弱な信号のため、少しばかりの検出効率のロスも許されず、より現実的な状況を考慮した統計処理が必要となる。そこで、これまでの仕事をさらに発展させ、より最適化されたデータ解析の手法を提案した。

Research Products

• [Journal Article] Detecting a stochastic background of gravitational waves in the presence of non-Gaussian noise : A performance of generalized cross-correlation statistic (2007)
  • Author(s): Y.Himemoto
  • Journal Title: Physical Review D 75 Pages: 22003-22003
• [Journal Article] Detecting a gravitational-wave background with next-generation space interferometers (2006)
  • Author(s): Y.Himemoto
  • Journal Title: Physical Review D 73 Pages: 64006-64006
• [Journal Article] Randall-Sundrum two D-brane model (2004)
  • Author(s): Y.Himemoto
  • Journal Title: Physical Review D 70 Pages: 107303-107303
• [Journal Article] Gravity in Randall-Sundrum two D-brane model (2004)
  • Author(s): Y.Himemoto
  • Journal Title: Physical Review D 70 Pages: 123524-123524