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拡張した重力理論による素粒子模型とインフレーション宇宙の融合

研究課題

研究課題/領域番号 14J09337
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

渡邉 悠貴  東京大学, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2015年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード国際研究者交流(ドイツ、ギリシャ) / 国際情報交換(ドイツ、ギリシャ)
研究実績の概要

プランク天文衛星による最新の宇宙マイクロ波背景放射(CMB)観測は、多くのインフレーション模型を排除することに成功した。驚くべきことに、最も単純な2乗や4乗ポテンシャルによるカオティック・インフレーション模型は観測的に排除されることとなった。
この観測により、より好まれる模型は拡張した重力相互作用を含むものである。そこで私はヒッグスボソンが重力的に非ミニマルな微分結合を持つインフレーション模型において、観測データと無矛盾に曲率揺らぎと重力波揺らぎが生成されることを示した。この模型が宇宙進化を通してユニタリー性を満たす可能性についても明らかにした。
最も単純な重力理論の拡張であるR2インフレーション模型が、観測値の中心を指し示している。したがって、この模型は近年急速に国際的な注目を浴びている。私はこの模型でのインフレーション後の宇宙再加熱期において、パラメタ共振現象による時空揺らぎの成長について詳細に調べた。その結果、フリードマン宇宙の中では揺らぎがあまり成長せず、局在するようなソリトンは生成されないことを明らかにした。
R2インフレーション模型を超重力理論へと拡張した模型について、宇宙再加熱過程がどのように起こるか調べた。その結果、主なインフラトンの崩壊チャンネルは量子アノマリーによって引き起こされることを明らかにした。さらにはグラビティーノ質量についても許容される範囲を示した。
上記の模型は不安定自由度の出てこない最も一般的な二階微分スカラー・テンソル重力理論に含まれる。しかし、2014年に高階微分を含むが不安定自由度の出ない理論が提唱されて、定説が覆された。私はこの理論においてVainstein半径と呼ばれるスカラー重力遮蔽が働く距離の内側であっても、星などの静的球対称な重力源の内側で遮蔽機構が十全に働かないことを明らかにした。成果を論文誌と国内外の学会で発表した。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Reheating processes after Starobinsky inflation in old-minimal supergravity2015

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Terada, Yuki Watanabe, Yusuke Yamada and Jun'ichi Yokoyama
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: - 号: 2 ページ: 0-25

    • DOI

      10.1007/jhep02(2015)105

    • 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] Breaking of Vainshtein screening in scalar-tensor theories beyond Horndeski2015

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Kobayashi, Yuki Watanabe, Daisuke Yamauchi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 91 号: 6 ページ: 064013-064013

    • DOI

      10.1103/physrevd.91.064013

    • 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] No quasi-stable scalaron lump forms after R2 inflation2014

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Takeda and Yuki Watanabe
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 90 号: 2 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1103/physrevd.90.023519

    • 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] Self-unitarization of New Higgs Inflation and compatibility with Planck and BICEP2 data2014

    • 著者名/発表者名
      Cristiano Germani, Yuki Watanabe, and Nico Wintergerst
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 14 号: 12 ページ: 0-16

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2014/12/009

    • 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
  • [学会発表] ヒッグス凝縮場による非一様再加熱からの宇宙論的制限2015

    • 著者名/発表者名
      渡邉 悠貴, Jonathan White
    • 学会等名
      第70回日本物理学会
    • 発表場所
      早稲田大学西早稲田
    • 年月日
      2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Self-unitarization of New Higgs Inflation and compatibility with Planck and BICEP2 data2015

    • 著者名/発表者名
      Yuki Watanabe, Cristiano Germani, and Nico Wintergerst
    • 学会等名
      第4回UTQuest国際研究会 B-mode Cosmology
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構
    • 年月日
      2015-02-19 – 2015-02-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Self-unitarization of New Higgs Inflation2014

    • 著者名/発表者名
      Yuki Watanabe, Cristiano Germani, and Nico Wintergerst
    • 学会等名
      国際会議JGRG24
    • 発表場所
      東京大学柏
    • 年月日
      2014-11-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] New Higgs Inflation vs. Starobinsky Inflation: status after Planck2013 and BICEP2 results2014

    • 著者名/発表者名
      Yuki Watanabe
    • 学会等名
      国際研究会 Cosmology after Planck
    • 発表場所
      独ミュンヘン宇宙素粒子物理学研究所
    • 年月日
      2014-09-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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