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宇宙背景放射温度揺らぎの非ガウス性から迫る揺らぎの起源の探究

研究課題

研究課題/領域番号 10J08477
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(理論)
研究機関東京大学

研究代表者

須山 輝明  東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教

研究期間 (年度) 2010 – 2012
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2011年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2010年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード宇宙背景放射温度揺らぎ / インフレーション / 宇宙初期揺らぎ / 非ガウス性 / σN形式 / 宇宙ひも / 宇宙背景放射
研究概要

宇宙背景放射の温度揺らぎに影響を与える可能性のある物理機構についての研究を行なった。具体的には、1)非一様な初期磁場のエネルギー密度がインフレーションによって生成されたとするシナリオのもとで、初期磁場に起因する曲率揺らぎを計算した。そして、それが観測されている値を超えてはならないという条件から、現在の磁場の大きさと再加熱温度の組み合わせに対する制限をいくつかの代表的なインフレーションモデルごとに課した。もし今後の観測及び宇宙物理の進展により、観測された磁場がインフレーション起源であることが確定すると、この論文の結果はインフレーション模型構築に強い制限を与える。2)超スローロールインフレーションモデルにおいて生成される曲率揺らぎを解析した。そして、このモデルでは、超ホライズン長さの揺らぎが増大することによって、二点相関関数のスケール依存性を特徴づけるパラメータと三点相関関数の大きさを特徴づけるパラメータの間に成り立つ標準的な関係式が破れることを示した。この結果は、非ガウス性の検出によって単一なスカラー場インフレーションモデルを排除できるとする一般的なコンセンサスに対する例外を提供したと位置づけられる。3)プランク衛星による非ガウス性の大きさに対する制限結果から、どれほど曲率揺らぎを生成するインフレーションモデルに制限が課せられるかを系統的に調べた。さらにプランク衛星の制限ではカバーされていない四点相関関数の大きさを見積もり、モデルのパラメータによっては四点相関関数が非常に大きくなり得る可能性を指摘した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

初期磁場や超スローロールインフレーションモデルなどの研究を通じて、宇宙背景放射の揺らぎの観測から、初期宇宙での揺らぎの生成機構のモデルに対して何が言えるかという問題に対し、新たな見地を得ることができたため、当初の目的をおおむね達成していると考える。

今後の研究の推進方策

ブランク衛星によりこれまでで最も強い初期揺らぎの非ガウス性に対する制限が課され、いくつかの代表的な揺らぎの生成機構モデルが排除された。今後は、背景重力波や小スケールでの初期揺らぎの振幅から初期宇宙のモデル構築を試みる方向性が有効であると考えており、その方向で研究を進展させる。

報告書

(3件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2013 2012 2011 2010

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 13件) 学会発表 (11件)

  • [雑誌論文] Ultra Slow-Roll Inflation and the non-Gaussianity Consistency Relation2013

    • 著者名/発表者名
      J. Martin, H. Motohashi and T. Suyama
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 87 号: 2 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1103/physrevd.87.023514

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Metric perturbation from inflationary magnetic field and generic bound on inflation models2012

    • 著者名/発表者名
      Teruaki Suyama, Jun'ichi Yokoyama
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 86 号: 2 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1103/physrevd.86.023512

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-accelerating Solutions in Massive Gravity on Isotropic Reference Metric2012

    • 著者名/発表者名
      H. Motohashi and T. Suyama
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 86 号: 8 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1103/physrevd.86.081502

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Consequences of a stochastic approach to the conformal invariance of inflationary correlators2012

    • 著者名/発表者名
      H. Motohashi, T. Suyama and J. Yokoyama
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 86 号: 12 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1103/physrevd.86.123514

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Black hole perturbation in non-dynamical and dynamical Chern-Simons gravity2012

    • 著者名/発表者名
      H.Motohashi, T.Suyama
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 85 号: 4 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1103/physrevd.85.044054

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extension of local-type inequality for the higher order correlation functions2011

    • 著者名/発表者名
      須山輝明、横山修一郎
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 7 号: 07 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2011/07/033

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temporal enhancement of super-horizon curvature perturbations from decays of two curvatons and its cosmological consequences2011

    • 著者名/発表者名
      須山輝明、横山順一
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 84 号: 8 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1103/physrevd.84.083511

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Curvature perturbation from velocity modulation2011

    • 著者名/発表者名
      須山輝明、中山和則
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 84 号: 6 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1103/physrevd.84.063520

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Black hole perturbation in parity violating gravitational theories2011

    • 著者名/発表者名
      H.Motohashi, T.Suyama
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 84 号: 8 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1103/physrevd.84.084041

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Linear growth of matter density perturbations in f (R,G) theories.2011

    • 著者名/発表者名
      Antonio De Felice、須山輝明
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical Physics

      巻: 125 ページ: 603-615

    • NAID

      110008513372

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On classification of models of large local-type non-gaussianity.2010

    • 著者名/発表者名
      須山輝明、高橋智、山口昌英、横山修一郎
    • 雑誌名

      Journal of cosmology and astroparticle physics

      巻: 1012 ページ: 1-61

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dark energy from primordial inflationary quantum fluctuations.2010

    • 著者名/発表者名
      Christophe Ringeval, 須山輝明、高橋智、山口昌英、横山修一郎
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 105 ページ: 1-4

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cosmological perturbation in f (R,G) theories with a perfect fluid.2010

    • 著者名/発表者名
      Antonio De Felice、須山輝明、Jean-Mart Gerard
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 82 ページ: 1-10

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Testing the origin of primordial perturbation - the use of bi and trispectrum2012

    • 著者名/発表者名
      須山輝明
    • 学会等名
      RESCEU sympos ium-JGRG22
    • 発表場所
      東京大学(東京都)
    • 年月日
      2012-11-16
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] metric perturbation from inflationary magnetic field and generic bound on inflation models2012

    • 著者名/発表者名
      須山輝明
    • 学会等名
      COSMO12
    • 発表場所
      中国科学アカデミー(北京)(招待講演)
    • 年月日
      2012-09-11
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Inborn metric of cosmic string2012

    • 著者名/発表者名
      須山輝明
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学(兵庫県)
    • 年月日
      2012-03-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Testing the origin of primordial perturbations-use of bi and tri-spectrum2012

    • 著者名/発表者名
      須山輝明
    • 学会等名
      First LeCosPA Symposium
    • 発表場所
      国立台湾大学、台北
    • 年月日
      2012-02-07
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Curvature perturbation from velocity modulation2011

    • 著者名/発表者名
      須山輝明
    • 学会等名
      The ECTP international conference on primor dial QCD matter in LHC era-implication of QCD results on the early universe
    • 発表場所
      ホテルCataract、エジプト(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-06
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Curvature perturbation from velocity modulation2011

    • 著者名/発表者名
      須山輝明
    • 学会等名
      日本エジプト二国間交流事業セミナー
    • 発表場所
      Modern University for technology and information,エジプト(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-01
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Black hole perturbation in parity violating gravitational theories2011

    • 著者名/発表者名
      須山輝明
    • 学会等名
      The 21st workshop on General Relativity and Gravitation in Japan
    • 発表場所
      東北大学(宮城県)
    • 年月日
      2011-09-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Extension of local-type inequality for the higher order correlation functions2011

    • 著者名/発表者名
      須山輝明
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      弘前大学(青森県)
    • 年月日
      2011-09-18
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Temporal enhancement of super-horizon curvature perturbation from decays of two curvatons and its cosmological implications2011

    • 著者名/発表者名
      須山輝明
    • 学会等名
      宇宙論的揺らぎと宇宙背景放射
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所
    • 年月日
      2011-03-21
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Dark energy from primordial inflationary quantum fluctuations2010

    • 著者名/発表者名
      須山輝明
    • 学会等名
      COSMO/COSPA 2010
    • 発表場所
      東京大学小柴ホール
    • 年月日
      2010-09-21
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Temporal enhancement of large scale curvature perturbation in multiple curvaton2010

    • 著者名/発表者名
      須山輝明
    • 学会等名
      The 20^<th> workshop on General Relativity and Gravitation in Japan
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所
    • 年月日
      2010-09-21
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

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公開日: 2010-12-03   更新日: 2024-03-26  

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