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最初期の宇宙の熱史と暗黒物質の生成および発展についての研究

研究課題

研究課題/領域番号 13J03160
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)
研究機関東京工業大学

研究代表者

齋川 賢一  東京工業大学, 理工学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
3,960千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 660千円)
2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2013年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワード宇宙論 / 素粒子論 / 暗黒物質 / 超対称性理論 / アクシオン / インフレーション理論 / バリオン数生成 / 数値シミュレーション / 一般相対論 / スカラー場
研究実績の概要

本年度の研究では、まず超対称標準模型の拡張として有力視されている次最小超対称標準模型と呼ばれる模型の宇宙論的側面に関する研究を行った。この模型ではドメインウォールと呼ばれる壁状の場の配位が宇宙初期に生成され、それが十分長寿命であると宇宙論的に問題となることが知られているが、本研究ではこの模型において導入されるシングレット場のインフレーション中および終了後の発展を注意深く調べることにより、ドメインウォール生成自体が避けられる可能性があることを指摘した。このようなシナリオが可能となるためにはシングレット場の結合定数について低めの値が要請されることを明らかにし、宇宙のバリオン数生成や暗黒物質生成のシナリオがある程度制限され得ることを示した。
上記の研究課題に加えて、超対称性理論に基づくインフレーション模型に関する研究を行い、特にD項と呼ばれるポテンシャルエネルギーを用いて加速膨張を起こすシナリオを詳細に調べた。近年、理論を定義するケーラーポテンシャルが非自明な構造を持つ場合、観測結果とよく一致するような予言をもたらすD項ポテンシャルが得られる可能性が指摘されているが、本研究では先行研究で提案されていた模型をより詳細に解析すると共に、これを一般化し、ほぼ平坦なD項ポテンシャルによってインフレーションが起きたことを要請すると、ケーラーポテンシャルの構造が特定の形に絞り込まれることを示した。
また、昨年度に引き続きアクシオン暗黒物質に関する研究も並行して行った。特に、インフレーション終了後にストリングやドメインウォールといった位相欠陥が生成されるようなシナリオに着目し、様々な理論的要請を満たしつつ暗黒物質を説明するようなパラメター領域を求め、幾つかの代表的なアクシオン模型に対して暗黒物質存在量から予言されるパラメター領域と将来の実験感度との比較を行い、その検証可能性を議論した。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 3件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] CTPU, Institute for Basic Science(韓国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Lancaster University/IPPP, Durham University(英国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] Deutsches Elektronen-Synchrotron(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Possible resolution of the domain wall problem in the NMSSM2016

    • 著者名/発表者名
      Anupam Mazumdar、齋川賢一、山口昌英、横山順一
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 93 号: 2 ページ: 0250021-8

    • DOI

      10.1103/physrevd.93.025002

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Axion dark matter in the post-inflationary Peccei-Quinn symmetry breaking scenario2016

    • 著者名/発表者名
      Andreas Ringwald、齋川賢一
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 93 号: 8 ページ: 0850311-13

    • DOI

      10.1103/physrevd.93.085031

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Gravitational waves from domain walls in the next-to-minimal supersymmetric standard model2015

    • 著者名/発表者名
      K. Kadota, M. Kawasaki and K. Saikawa
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 1510 号: 10 ページ: 041-041

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2015/10/041

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Axion dark matter from topological defects2015

    • 著者名/発表者名
      川崎雅裕、齋川賢一、関口豊和
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 91 号: 6 ページ: 0650141-25

    • DOI

      10.1103/physrevd.91.065014

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Affleck-Dine baryogenesis with R-parity violation2014

    • 著者名/発表者名
      檜垣徹太郎、中山和則、齋川賢一、高橋智、山口昌英
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 90 号: 4 ページ: 0450011-20

    • DOI

      10.1103/physrevd.90.045001

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] On the estimation of gravitational wave spectrum from cosmic domain walls2014

    • 著者名/発表者名
      平松尚志、川崎雅裕、齋川賢一
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 02 号: 02 ページ: 1-22

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2014/02/031

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effective gravitational interactions of dark matter axions2014

    • 著者名/発表者名
      野海俊文、齋川賢一、佐藤亮介、山口昌英
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 89 号: 6 ページ: 0650121-23

    • DOI

      10.1103/physrevd.89.065012

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gravitational waves from smooth hybrid new inflation2013

    • 著者名/発表者名
      川崎雅裕、齋川賢一、武田直幸
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 87 号: 10 ページ: 1035211-11

    • DOI

      10.1103/physrevd.87.103521

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Axion Dark Matter as Bose Einstein Condensation2013

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一、山口昌英
    • 雑誌名

      Universe

      巻: 1 ページ: 17-28

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] NMSSMにおけるドメインウォール問題について2016

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一
    • 学会等名
      日本物理学会 第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Evolution of topological defects in the early universe and its implications for physics beyond the standard model2015

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一
    • 学会等名
      Fellows workshop
    • 発表場所
      Deutsches Elektronen-Synchrotron, Hamburg, Germany
    • 年月日
      2015-11-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cosmological aspects of the next-to-minimal supersymmetric standard model2015

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一
    • 学会等名
      DESY theory workshop
    • 発表場所
      Deutsches Elektronen-Synchrotron, Hamburg, Germany
    • 年月日
      2015-10-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 次最小超対称標準模型に対する宇宙論的制限2015

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一
    • 学会等名
      基研研究会 素粒子物理学の進展 2015
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-09-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Cosmological aspects of the next-to-minimal supersymmetric standard model2015

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一
    • 学会等名
      RESCEU-APCosPA Summer School on Cosmology and Particle Astrophysics
    • 発表場所
      伊東園ホテル鬼怒川グリーンパレス(栃木県日光市)
    • 年月日
      2015-08-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gravitational waves from domain walls in the next-to-minimal supersymmetric standard model2015

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一
    • 学会等名
      PASCOS2015
    • 発表場所
      International Center for Theoretical Physics, Trieste, Italy
    • 年月日
      2015-06-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 位相欠陥とアクシオン暗黒物質2015

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学早稲田キャンパス(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 位相欠陥とアクシオン暗黒物質2014

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一
    • 学会等名
      第27回理論懇シンポジウム
    • 発表場所
      国立天文台三鷹キャンパス(東京都三鷹市)
    • 年月日
      2014-12-24 – 2014-12-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Affleck-Dine baryogenesis with R-parity violation2014

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一
    • 学会等名
      Miniworkshop on cosmology
    • 発表場所
      APCTP, Pohang, Korea
    • 年月日
      2014-12-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Axion dark matter from topological defects2014

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一
    • 学会等名
      JGRG24
    • 発表場所
      カブリ数物連携宇宙研究機構(千葉県柏市)
    • 年月日
      2014-11-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Rパリティの破れを利用したAffleck-Dineバリオン数生成2014

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一
    • 学会等名
      日本物理学会 秋季大会
    • 発表場所
      佐賀大学本圧キャンパス(佐賀県佐賀市)
    • 年月日
      2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Affleck-Dine baryogenesis with R-parity violation2014

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一
    • 学会等名
      SUSY2014
    • 発表場所
      University of Manchester, Manchester, United Kingdom
    • 年月日
      2014-07-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Production and evolution of dark matter axions in the early universe2014

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一
    • 学会等名
      AXION-WIMP 2014
    • 発表場所
      CERN, Geneva, Switzerland
    • 年月日
      2014-07-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Affleck-Dine baryogenesis with R-parity violation2014

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一
    • 学会等名
      PASCOS2014
    • 発表場所
      University of Warsaw, Warsaw, Poland
    • 年月日
      2014-06-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] アクシオン暗黒物質の重力相互作用について2014

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学(平塚市)
    • 年月日
      2014-03-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Evolution of dark matter axions in the condensed regime2013

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一
    • 学会等名
      27^<th>Texas Symposium on Relativistic Astrophysics
    • 発表場所
      Dallas, Texas, United States of America
    • 年月日
      2013-12-09
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Thermalization process of dark matter axions2013

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一
    • 学会等名
      PASCOS2013
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2013-11-20
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Estimation of gravitational wave spectrum from cosmic domain walls2013

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一
    • 学会等名
      JGRG23
    • 発表場所
      弘前大学(弘前市)
    • 年月日
      2013-11-07
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] アクシオン暗黒物質の熱化過程の解析2013

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一
    • 学会等名
      基研研究会 素粒子物理学の進展2013
    • 発表場所
      京都大学(京都市)
    • 年月日
      2013-08-05
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 東京工業大学理工学研究科基礎物理学専攻宇宙物理学理論グループホームページ

    • URL

      http://www.th.phys.titech.ac.jp/cosmo/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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