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再加熱過程の精査を中心に初期宇宙の非平衡多体系のダイナミクスを明らかにする

研究課題

研究課題/領域番号 15J07034
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

向田 享平  東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2016年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード素粒子論的宇宙論 / 真空崩壊 / 再加熱 / インフレーション / ブラックホール / Vacuum decay / Inflation / Preheating / Primordial Black Hole / Gravitational Wave / 初期宇宙論 / 熱場の理論 / 粒子生成 / 真空の安定性 / 宇宙論的相転移
研究実績の概要

本年度は,電弱真空の不安定性と、Primordial Black Hole (PBH)の研究に集中した。

i) 本年度も引き続き,我々の電弱真空が準安定だった場合における宇宙論との整合性について議論した.従来の研究では,inflation scaleが電弱真空が不安定になるscaleよりも大きい時の問題が主に議論されてきた.しかし,inflatonとHiggsの結合を一般には禁止することはできないため,inflation scaleが低くとも,この結合によって電弱真空の崩壊が誘発される可能性がある.これについて,inflation中のみならず,その後のpreheatingにおいても議論した.また,近年,蒸発している軽いBlack Holeがあると,BHが触媒となって電弱真空の崩壊が大幅に促進される可能性が指摘された.この議論について再考した.決定的な結論を出すことはできなかったが,先行研究に入っていない効果を明確にした.この効果によって,崩壊率は先行研究の見積もりと比較して大幅に抑制されるであろうことを指摘した.

ii) Primordial Black Holeをつくるためには,標準でない宇宙史が要求される.すなわち,原始揺らぎが大幅に大きくなければならない.しかし,そのような大きな原始揺らぎは観測によってすでに制限され始めている.将来的に,どういった場合にこの制限を逃れることができるのかをはっきりさせておくのは意味がある.curvatonのように,非ガウス性が大きくなる模型だと,PBH生成に影響を与える原始揺らぎのtailをenhanceすることができる.この場合,原始揺らぎのPBH生成と無関係な部分を抑制できるため,それに付随した,宇宙背景放射に対する影響や誘導される重力波の生成を多少抑制できる.この可能性を指摘し,明示的な模型を与えた.

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 4件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 9件、 謝辞記載あり 10件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 12件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Double inflation as a single origin of primordial black holes for all dark matter and LIGO observations2018

    • 著者名/発表者名
      Inomata Keisuke、Kawasaki Masahiro、Mukaida Kyohei、Yanagida Tsutomu T.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 97 号: 4 ページ: 043514-043514

    • DOI

      10.1103/physrevd.97.043514

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Inflationary primordial black holes as all dark matter2017

    • 著者名/発表者名
      Inomata Keisuke、Kawasaki Masahiro、Mukaida Kyohei、Tada Yuichiro、Yanagida Tsutomu T.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 96 号: 4 ページ: 043504-043504

    • DOI

      10.1103/physrevd.96.043504

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gravitino Problem in Minimal Supergravity Inflation2017

    • 著者名/発表者名
      F. Hasegawa, K. Mukaida, K. Nakayama, T. Terada and Y. Yamada
    • 雑誌名

      Physics Letter B

      巻: 767 ページ: 392-392

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2017.02.030

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 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] False vacuum decay catalyzed by black holes2017

    • 著者名/発表者名
      Kyohei Mukaida and Masaki Yamada
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 96 号: 10 ページ: 103514-103514

    • DOI

      10.1103/physrevd.96.103514

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electroweak vacuum metastability and low-scale inflation2017

    • 著者名/発表者名
      Ema Yohei , Mukaida Kyohei , Nakayama Kazunori
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2017 号: 12 ページ: 030-030

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2017/12/030

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] O(10)M primordial black holes and string axion dark matter2017

    • 著者名/発表者名
      Inomata Keisuke、Kawasaki Masahiro、Mukaida Kyohei、Tada Yuichiro、Yanagida Tsutomu T.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 96 号: 12 ページ: 123527-123527

    • DOI

      10.1103/physrevd.96.123527

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Violent Preheating in Inflation with Nonminimal Coupling2017

    • 著者名/発表者名
      Y.Ema, R. Jinno, K. Mukaida and K. Nakayama
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 1702 号: 02 ページ: 045-045

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2017/02/045

    • 関連する報告書
      2016 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] On Longevity of I-ball/Oscillon2017

    • 著者名/発表者名
      K.Mukaida, M.Takimoto and M.Yamada
    • 雑誌名

      JHEP

      巻: 3 号: 3 ページ: 122-122

    • DOI

      10.1007/jhep03(2017)122

    • 関連する報告書
      2016 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] Gravitational Particle Production in Oscillating Background and Its Cosmological Implication2016

    • 著者名/発表者名
      Y.Ema, R. Jinno, K. Mukaida and K. Nakayama
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 94 号: 6 ページ: 063517-063517

    • DOI

      10.1103/physrevd.94.063517

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Simple cosmological solution to the Higgs field instability problem in chaotic inflation and the formation of primordial black holes2016

    • 著者名/発表者名
      M.Kawasaki, K.Mukaida and T.T.Yanagida
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 94 号: 6 ページ: 063509-063509

    • DOI

      10.1103/physrevd.94.063509

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electroweak Vacuum Stabilized by Moduli during/after Inflation2016

    • 著者名/発表者名
      Yohei Ema, Kyohei Mukaida, Kazunori Nakayama
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 761 ページ: 419-423

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2016.08.046

    • 関連する報告書
      2016 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] Nonthermal Gravitino Production after Large Field Inflation2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Ema, K. Mukaida, K. Nakayama and T. Terada
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 1611 号: 11 ページ: 184-184

    • DOI

      10.1007/jhep11(2016)184

    • 関連する報告書
      2016 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] Thermalization Process after Inflation and Effective Potential of Scalar Field2016

    • 著者名/発表者名
      Kyohei Mukaida, Masaki Yamada
    • 雑誌名

      JCAP 1602 (2016) no.02, 003

      巻: 2 号: 02 ページ: 003-003

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2016/02/003

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Particle Production after Inflation with Non-minimal Derivative Coupling to Gravity2015

    • 著者名/発表者名
      Y.Ema, R.Jinno, K.Mukaida, K.Nakayama
    • 雑誌名

      JCAP

      巻: 1510 号: 10 ページ: 020-020

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2015/10/020

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] On adiabatic invariant in generalized Galileon theories2015

    • 著者名/発表者名
      Y.Ema, R.Jinno, K.Mukaida, K.Nakayama
    • 雑誌名

      JCAP

      巻: 1510 号: 10 ページ: 049-049

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2015/10/049

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Inflationary PBHs for the LIGO gravitational wave events and Induced gravitational waves2017

    • 著者名/発表者名
      K.Mukaida
    • 学会等名
      HEP Matsue workshop 2017
    • 発表場所
      Shimane Universit, Shimane
    • 年月日
      2017-03-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] PBHs from Inflation and their Implications2017

    • 著者名/発表者名
      向田享平
    • 学会等名
      Focus week on Primordial Black Holes
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Probing Inflationary PBHs for the LIGO GW Events2017

    • 著者名/発表者名
      向田享平
    • 学会等名
      PLANCK 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Probing Inflationary PBHs for the LIGO GW Events2017

    • 著者名/発表者名
      向田享平
    • 学会等名
      PASCOS 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Probing Inflationary PBHs for the LIGO GW Events2017

    • 著者名/発表者名
      向田享平
    • 学会等名
      DESY theory workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Metastability, Chaotic Inflation, and Primordial Black Holes2016

    • 著者名/発表者名
      K.Mukaida
    • 学会等名
      Rethinking Quantum Field Theory
    • 発表場所
      DESY, Hamburg, Germany
    • 年月日
      2016-09-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Metastability, Chaotic Inflation, and Primordial Black Holes2016

    • 著者名/発表者名
      K.Mukaida
    • 学会等名
      Progress in Particle Physics 2016
    • 発表場所
      YITP, Kyoto
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Reheating Process after Inflation2016

    • 著者名/発表者名
      K.Mukaida
    • 学会等名
      The Big Bang and the little bangs
    • 発表場所
      CERN, Geneva, Switzerland,
    • 年月日
      2016-08-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Metastable Electroweak Vacuum and Chaotic Inflation2016

    • 著者名/発表者名
      K.Mukaida
    • 学会等名
      PASCOS2016
    • 発表場所
      ICISE, Quy Nhon, Vietnam
    • 年月日
      2016-07-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fate of Electroweak Vacuum during Preheating2016

    • 著者名/発表者名
      K.Mukaida
    • 学会等名
      The 1st KEK-KIAS-NCTS Joint Workshop on Particle Physics Phenomenology
    • 発表場所
      NCTS, Hsinchu, Taiwan
    • 年月日
      2016-05-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fate of Electroweak Vacuum during Preheating2016

    • 著者名/発表者名
      Kyohei Mukaida
    • 学会等名
      Beyond the Standard Model in Okinawa 2016
    • 発表場所
      OIST, 沖縄県恩納村
    • 年月日
      2016-03-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Maximum Temperature of the Universe after Inflation2016

    • 著者名/発表者名
      Kyohei Mukaida
    • 学会等名
      KEKPH2016
    • 発表場所
      KEK, 茨城県つくば市
    • 年月日
      2016-02-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermalization after Inflation2015

    • 著者名/発表者名
      Kyohei Mukaida
    • 学会等名
      Particle Cosmology and beyond 2015
    • 発表場所
      Kanazawa Art Hall, 石川県金沢市
    • 年月日
      2015-11-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Relation between I- and Q-ball as non-relativistic condensates2015

    • 著者名/発表者名
      Kyohei Mukaida
    • 学会等名
      Progress of Particle Physics 2015
    • 発表場所
      基礎物理学研究所, 京都府京都市
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Thermalization after Inflation2015

    • 著者名/発表者名
      Kyohei Mukaida
    • 学会等名
      Cosmo-15
    • 発表場所
      The University of Warsaw, Poland
    • 年月日
      2015-09-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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