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宇宙のインフレーション期における種磁場生成

研究課題

研究課題/領域番号 12J08160
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

藤田 智弘  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

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
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード宇宙磁場 / インフレーション / 初期宇宙 / 初期磁場
研究実績の概要

私の研究課題は「宇宙のインフレーション期における種磁場生成」である。現在の銀河・銀河団のみならず天体密度が非常に低いボイド空間にも微弱な磁場が存在することが観測的に確認されている。しかしその宇宙磁場の起源は天文学における長年の未解決問題であり、未だ有力な理論的仮説さえも提唱されていない状況にある。インフレーションにおいて宇宙磁場の種が生成されるシナリオは、観測されている大スケールの磁場を作る最も有力な候補の1つと考えられている。しかし、私の研究も含め、これまでの研究により、インフレーション期間中だけで観測を説明できるような十分な磁場を生成することは非常に難しいことがわかってきた。その最大の理由は、インフレーション中に強い電磁場が作られると、大スケールの密度揺らぎが必然的に生まれてしまい、CMB(宇宙背景放射)で観測された結果と矛盾してしまうためである。
そこで近年になり、インフレーションでヘリカルな磁場を作る、という新しいアプローチが注目を集めている。ヘリカルな磁場とは、光の持つ2つの偏光のうち片方だけしか持たないような磁場である。ヘリカルな磁場はプラズマ中で、その相関長(磁場の典型的な長さスケール)が増幅するという特徴がある。従って、インフレーションでCMBにかからないような小さなスケールの磁場を作っておき、その後の発展で徐々に大きくすれば、観測と矛盾しないシナリオとなる。我々は、ヘリカルな磁場を作るシナリオとしてこれまで考えられたきたモデル(Axionと電磁場のφF*Fカップリング)に対して精密な調査を行い、これまで見落とされていた磁場増幅機構を発見した。このモデルでは今までインフレーション中の磁場生成と、リヒーティング後のプラズマによる増幅しか計算されてこなかったが、磁場生成はインフレーション終了直後に最大効率で起こることを発見した。

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

    (30件)

すべて 2015 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (18件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Can a spectator scalar field enhance inflationary tensor mode?2015

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Fujita, Jun'ichi Yokoyama, Shuichiro Yokoyama
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 043E01 号: 4 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1093/ptep/ptv037

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Consistent generation of magnetic fields in axion inflation models2015

    • 著者名/発表者名
      T.Fujita, R.Namba, Y.Tada, N.Takeda, H.Tashiro
    • 雑誌名

      arXiv [astro-ph.CO]

      巻: 1503 ページ: 05802-05802

    • 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] Curvaton in large field inflation2014

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Fujita, Masahiro Kawasaki, Shuichiro Yokoyama
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 1409, 015 号: 09 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2014/09/015

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Non-perturbative approach for curvature perturbations in stochastic δN formalism2014

    • 著者名/発表者名
      T.Fujita, M.Kawasaki and Y.Tada
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 1405 号: 10 ページ: 030-030

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2014/10/030

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Probing Beyond Standard Model via Hawking Radiated Gravitational Waves2014

    • 著者名/発表者名
      T.Fujita
    • 雑誌名

      arXiv [astro-ph.CO]

      巻: 1407 ページ: 0130-0130

    • 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] Critical constraint on inflationary magnetogenesis2014

    • 著者名/発表者名
      T. Fujita and S. Yokoyama
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 1403 号: 03 ページ: 013-013

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2014/03/013

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Is there supercurvature mode of massive vector field in open inflation?2014

    • 著者名/発表者名
      D. Yamauchi, T. Fujita and S. Mukohyama
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 1403 号: 03 ページ: 031-031

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2014/03/031

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Void magnetic field and its primordial origin in inflation2014

    • 著者名/発表者名
      T. Fujita
    • 雑誌名

      arXiv [astro-ph. CO]

      巻: 1401.7877

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [雑誌論文] Higher order statistics of curvature perturbations in IFF model and its Planck constraints2013

    • 著者名/発表者名
      藤田智弘、横山修一郎
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticles

      巻: 09.009 号: 09 ページ: 009-009

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2013/09/009

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large Scale Cosmic Perturbation from Evaporation of Primordial Black Holes2013

    • 著者名/発表者名
      藤田智弘、張ヶ谷圭介、川崎雅裕
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 88 号: 12 ページ: 123519-123519

    • DOI

      10.1103/physrevd.88.123519

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A new algorithm for calculating the curvature perturbations in stochastic inflation2013

    • 著者名/発表者名
      T. Fujita, M. Kawasaki, Y. Tada and T. Takesako
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 1312 号: 12 ページ: 36-36

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2013/12/036

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Universal upper limit on inlaton energy scale from cosmic magnetic field2012

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Fujita and Shinji Mukohyama
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 34 号: 10 ページ: 034-034

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2012/10/034

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] インフレーション中に生成される重力波:真空揺らぎを超える重力波は作られるか?2015

    • 著者名/発表者名
      藤田智弘
    • 学会等名
      物理学会 第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Generation of Gravitational Waves from Spectator Scalar Field during Inflation2015

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Fujita
    • 学会等名
      Mini-workshop on Gravity and Cosmology
    • 発表場所
      Institut Astrophysique de Paris, France
    • 年月日
      2015-02-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Can a Spectator Scalar Field Enhance inflationary Tensor mode?2014

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Fujita
    • 学会等名
      JGRG24
    • 発表場所
      Kavli IPMU、東京大学
    • 年月日
      2014-11-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] スカラー場ゆらぎからの生成される重力波2014

    • 著者名/発表者名
      藤田智弘、横山順一、横山修一郎
    • 学会等名
      物理学会 秋季大会
    • 発表場所
      佐賀大学
    • 年月日
      2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Tensoron: spectator scalar field inducing gravitational waves during inflation2014

    • 著者名/発表者名
      藤田智弘
    • 学会等名
      RESCUE APCosPA Summer School on Cosmology and Particle Astrophysics
    • 発表場所
      あさま温泉錦の湯 地本屋
    • 年月日
      2014-08-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] スカラー場ゆらぎが作る初期重力波2014

    • 著者名/発表者名
      藤田智弘
    • 学会等名
      第44回 天文・天体物理若手夏の学校
    • 発表場所
      信州・戸倉上山田温泉 ホテル圓山荘
    • 年月日
      2014-07-28 – 2014-07-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Probing BSM physics via Hawking radiated GW2014

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Fujita
    • 学会等名
      Progress on Old and New Themes in cosmology(PONT)2014
    • 発表場所
      Avignon, France
    • 年月日
      2014-04-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ホーキング放射重力波で高エネルギー物理を探る2014

    • 著者名/発表者名
      藤田智弘
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2014-03-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Void Magnetic Field & its Primordial Origin in Inflation2013

    • 著者名/発表者名
      T. Fujita
    • 学会等名
      CosPa2013
    • 発表場所
      Pagoda hotel, Hawaii, USA
    • 年月日
      2013-11-13
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Posible roles of PBH evaporation & detection of its Gravitational Waves2013

    • 著者名/発表者名
      T. Fujita
    • 学会等名
      JGRG23
    • 発表場所
      弘前大学
    • 年月日
      2013-10-07
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] PBH Leptogenesis2013

    • 著者名/発表者名
      T. Fujita
    • 学会等名
      Kek-ph 2013 Fall
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構
    • 年月日
      2013-10-01
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 初期ブラックホールによるゆらぎの生成2013

    • 著者名/発表者名
      藤田智弘、張ヶ谷圭介、川崎雅裕
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      高知大学
    • 年月日
      2013-09-22
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Inflationary Magnetogenesis2013

    • 著者名/発表者名
      藤田智弘
    • 学会等名
      日本 SKA サイエンス会議 宇宙磁場
    • 発表場所
      国立天文台 水沢 VLBI 観測所
    • 年月日
      2013-09-13
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] インフレーションによる宇宙磁場生成と曲率ゆらぎ2013

    • 著者名/発表者名
      藤田智弘
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2013-09-10
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Inflationary Magnetogenesis2013

    • 著者名/発表者名
      T. Fujita
    • 学会等名
      COSMO2013
    • 発表場所
      Cambridge University, UK
    • 年月日
      2013-09-02
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] PBH Baryogenesis2013

    • 著者名/発表者名
      藤田智弘
    • 学会等名
      第43回天文・天体物理若手夏の学校
    • 発表場所
      宮城蔵王ロイヤルホテル
    • 年月日
      2013-08-01
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] インフレーションによる宇宙磁場生成と重力波2012

    • 著者名/発表者名
      藤田智弘
    • 学会等名
      天文学会
    • 発表場所
      大分大学
    • 年月日
      2012-09-19
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 宇宙磁場からのインフレーションエネルギー制限2012

    • 著者名/発表者名
      藤田智弘
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      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

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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