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長波長非線形重力現象から探る初期宇宙物理の理論的観測的研究

研究課題

研究課題/領域番号 12J02236
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)
研究機関京都大学

研究代表者

高水 裕一  京都大学, 基礎物理学研究所, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
3,960千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 360千円)
2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2013年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2012年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードインフレーション / Non-Gaussianity / 初期密度揺らぎ / Non-Gaussainity / 宇宙論的摂動論
研究実績の概要

インフラトンの正体を解明する上で、重要となる長波長非線形揺らぎの進化について、特に三点相関量の解析の研究を行ってきた。具体的には、インフレーション中にインフラトンの音速が時間変化することで生じる興味深い三点相関(Non-Gaussianity)を示す現象モデルの提案をした。2013年に公開されたPLANCK衛星のCMBデータによると、Non-Gaussianityは大きさとしては極めて小さく、原始揺らぎはほぼガウス分布に従うことが明らかとなった。しかし、波数空間で細かくみると局所的なNon-Gaussiantiyは依然観測から許されている。この音速が変化するモデルは二点相関量の解析で既に、ある波数領域に局在したピークのあるスペクトル(featureという)を示すことがわかっていたので、この三点相関量の解析ができると、将来的な観測データの詳細解析から波数空間で同様の特徴的なスペクトルを見つけることで、インフレーションの物理に大きな進展を与えることができると考えられる。
研究によってインフラトンの音速が変化する場合に大きなCMB featureを示す可能性があることが明らかとなった。従来は、その変化が急激な限定的な状況のみの解析しか行えなかったが、我々の定式化を用いることで、より一般的な状況にも応用することができた。
また観測面でのデータ解析の研究も同時に進めており、現在ケンブリッジ大学のPLANCKチームと共同研究をして、PLANCKデータを用いて局所的なCMB featureがdetectできるかの研究を行っている。通常、三点相関は波数空間で三角形の形を決めて、Non-Gaussianityの定量化を行っていたが、これを仮定せずにNon-Gaussianityを直接求める手法をとっている。この解析により、波数空間のある領域においてピークを示す期待していたfeatureが確認され大きな成果を得た。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うちオープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件、 査読あり 5件) 学会発表 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Application of beyond delta N formalism -Varying sound speed2014

    • 著者名/発表者名
      高水 裕一
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 89 号: 4 ページ: 043528-043536

    • DOI

      10.1103/physrevd.89.043528

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Application of beyond delta N formalism-Varying sound speed2014

    • 著者名/発表者名
      高水裕一
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 89 ページ: 43528-43536

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Localized Features in Non-Gaussianity from Heavy Physics2013

    • 著者名/発表者名
      齊藤 遼、高水 裕一
    • 雑誌名

      The Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 1306 号: 06 ページ: 1-22

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2013/06/031

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Beyond delta N formalism2013

    • 著者名/発表者名
      成子篤、高水裕一、佐々木節
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: (掲載決定)(印刷中) ページ: 1-29

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonlinear superhorizon curvature perturbation in generic single-field inflation2013

    • 著者名/発表者名
      高水裕一、小林努
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: (掲載決定)(印刷中) ページ: 1-14

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Resonant Signatures of Heavy Scalar Fields in the Cosmic Microwave Background2012

    • 著者名/発表者名
      齋藤遼、中島正裕、高水裕一、横山順一
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 1211 号: 11 ページ: 36-36

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2012/11/036

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Beyond delta N formalism2014

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Takamizu
    • 学会等名
      UK Cosmo 14
    • 発表場所
      Portsmouth UK
    • 年月日
      2014-06-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Non-linear superhorizon perturbation and nonlinear gauge transformation2012

    • 著者名/発表者名
      高水裕一
    • 学会等名
      第22回「一般相対論と重力」研究会
    • 発表場所
      東京、東京大学
    • 年月日
      2012-11-12
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 長波長揺らぎと非線形ゲージ変換2012

    • 著者名/発表者名
      高水裕一
    • 学会等名
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • 発表場所
      京都、京都産業大学
    • 年月日
      2012-09-12
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] homepage

    • URL

      http://www.gravity.phys.waseda.ac.jp/takamizu/main.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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