新しい宇宙論観測量を用いたスピン宇宙の探求

• 研究課題/領域番号: 15J10917
• 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: 白石 希典 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 (2016年度)
• 配分額: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 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: higher spin field / parity violation / rotational asymmetry / non-Gaussianity / gravitational wave / axion / gauge field / CMB / spin field / pseudoscalar

研究実績の概要

本研究は、磁場(スピン1)、重力波(スピン2)など、宇宙の進化において重要な役割を果たしているスピン依存性の起源に、理論的、観測的アプローチ双方から迫ろうとするものである。
高スピン場は、宇宙初期の重力場の統計量中にパリティ対称性の破れを生み出す。今年度は、宇宙マイクロ波背景放射(CMB)の揺らぎの多点相関関数を用いたパリティの破れの探求を行なった。2点相関関数の研究では、Planck衛星による最新のCMBデータから温度とBモード偏光の相互相関関数を測定し、パリティの破れ具合に観測的な制限を与えた。さらに、高次統計量の解析も行い、Bモード偏光の3点相関関数やミンコフスキー汎関数、温度の4点相関関数を用いることによって、より高精度の検証が可能になることを示した。Bモード偏光の研究における成果は、第2年度の目標にかなったものであり、今後はさまざまな宇宙モデルに対する応答を調べ、実際の測定に備えたい。
高スピン場はまた、重力場の統計量中に特別な方向依存性を作り出す。従来まで主に用いられてきた観測量はCMB揺らぎであったが、今年度の我々の研究で新たに、中性水素21cm線、CMBスペクトルの黒体分布からの歪み、銀河パワースペクトルを観測量として取り扱った。これらはCMB揺らぎの観測では届かない小スケールの情報を反映しており、その観測によって高スピン場に対する新たな知見が得られると期待される。
上記の成果は、既に出版済みの論文中にまとめてあり、国内外の研究会、セミナーを通して発信している。これらを今後以降の研究で発展させ、宇宙のスピン依存性に関するさらなる理解を目指す。

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。

研究成果

• [国際共同研究] Johns Hopkins University/Stanford University/KIPAC(米国)
• [国際共同研究] Universita degli studi di Padova/INFN/INAF(Italy)
• [国際共同研究] NORDITA/Stockholm University(Sweden)
• [国際共同研究] Argelander-Institut fur Astronomie(Germany)
• [国際共同研究] Australia Telescope National Facility/University of Queensland(Australia)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] Johns Hopkins University/University of Minnesota/University of Massachusetts(米国)
• [国際共同研究] Universita degli Studi di Padova/INFN/INAF(Italy)
• [国際共同研究] Argelander-Institut fur Astronomie/University of Heidelberg/Max-Planck-Institut fur Astrophysik(Germany)
• [国際共同研究] Australia Telescope National Facility/University of Queensland/University of Sydney(Australia)
• [国際共同研究] University of Cambridge/University College London/University of Sussex(英国)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] Polypolar spherical harmonic decomposition of galaxy correlators in redshift space: Toward testing cosmic rotational symmetry (2017)
  • 著者名/発表者名: Maresuke Shiraishi, Naonori S. Sugiyama, Teppei Okumura
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 95 号: 6 ページ: 063508-063508
  • DOI: 10.1103/physrevd.95.063508
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Violation of statistical isotropy and homogeneity in the 21-cm power spectrum (2016)
  • 著者名/発表者名: Maresuke Shiraishi, Julian B. Munoz, Marc Kamionkowski, Alvise Raccanelli
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 93 号: 10 ページ: 103506-103506
  • DOI: 10.1103/physrevd.93.103506
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Testing chirality of primordial gravitational waves with Planck and future CMB data: no hope from angular power spectra (2016)
  • 著者名/発表者名: Martina Gerbino, Alessandro Gruppuso, Paolo Natoli, Maresuke Shiraishi, Alessandro Melchiorri
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 巻: 7 号: 07 ページ: 044-044
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2016/07/044
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Testing statistics of the CMB B-mode polarization toward unambiguously establishing quantum fluctuation of the vacuum (2016)
  • 著者名/発表者名: Maresuke Shiraishi, Chiaki Hikage, Ryo Namba, Toshiya Namikawa, Masashi Hazumi
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 94 号: 4 ページ: 043506-043506
  • DOI: 10.1103/physrevd.94.043506
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Angular dependence of primordial trispectra and CMB spectral distortions (2016)
  • 著者名/発表者名: Maresuke Shiraishi, Nicola Bartolo, Michele Liguori
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 巻: 10 号: 10 ページ: 015-015
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2016/10/015
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Search for primordial symmetry breakings in CMB (2016)
  • 著者名/発表者名: Maresuke Shiraishi
  • 雑誌名: Modern Physics Letters A 巻: 31 号: 21 ページ: 1640003-1640003
  • DOI: 10.1142/s0217732316400034
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Parity violation in the CMB trispectrum from the scalar sector (2016)
  • 著者名/発表者名: Maresuke Shiraishi
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 94 号: 8 ページ: 083503-083503
  • DOI: 10.1103/physrevd.94.083503
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Future Constraints on Angle-Dependent Non-Gaussianity from Large Radio Surveys (2016)
  • 著者名/発表者名: Alvise Raccanelli, Maresuke Shiraishi, Nicola Bartolo, Daniele Bertacca, Michele Liguori, Sabino Matarrese, Ray P. Norris, David Parkinson
  • 雑誌名: Physics of the Dark Universe 巻: 15 ページ: 35-46
  • DOI: 10.1016/j.dark.2016.10.006
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Antisymmetric galaxy cross-correlations as a cosmological probe (2016)
  • 著者名/発表者名: Liang Dai, Marc Kamionkowski, Ely D. Kovetz, Alvise Raccanelli, Maresuke Shiraishi
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 93 号: 2 ページ: 023507-023507
  • DOI: 10.1103/physrevd.93.023507
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Scale-dependent gravitational waves from a rolling axion (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryo Namba, Marco Peloso, Maresuke Shiraishi, Lorenzo Sorbo, Caner Unal
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 巻: 01 号: 01 ページ: 041-041
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2016/01/041
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Primordial trispectra and CMB spectral distortions (2016)
  • 著者名/発表者名: Nicola Bartolo, Michele Liguori, Maresuke Shiraishi
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 巻: 03 号: 03 ページ: 029-029
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2016/03/029
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Planck 2015 results. I. Overview of products and scientific results (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Adam, P. A. R. Ade, N. Aghanim, Y. Akrami, M. I. R. Alves, M. Arnaud, F. Arroja, J. Aumont, C. Baccigalupi, M. Ballardini, A. J. Banday, R. B. Barreiro, J. G. Bartlett, N. Bartolo, S. Basak, P. Battaglia, E. Battaner, R. Battye, Maresuke Shiraishi
  • 雑誌名: Astronomy and Astrophysics 巻: 印刷中 ページ: A1-A1
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201527101
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Planck 2015 results. XVII. Constraints on primordial non-Gaussianity (2016)
  • 著者名/発表者名: P. A. R. Ade, N. Aghanim, M. Arnaud, F. Arroja, M. Ashdown, J. Aumont, C. Baccigalupi, M. Ballardini, A. J. Banday, R. B. Barreiro, N. Bartolo, S. Basak, E. Battaner, K. Benabed, A. Benoit, A. Benoit-Levy, J.-P. Bernard, M. Bersanelli, Maresuke Shiraishi
  • 雑誌名: Astronomy and Astrophysics 巻: 印刷中 ページ: A17-A17
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201525836
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Planck 2015 results. XIX. Constraints on primordial magnetic fields (2016)
  • 著者名/発表者名: P. A. R. Ade, N. Aghanim, M. Arnaud, F. Arroja, M. Ashdown, J. Aumont, C. Baccigalupi, M. Ballardini, A. J. Banday, R. B. Barreiro, N. Bartolo, E. Battaner, K. Benabed, A. Benoit, A. Benoit-Levy, J.-P. Bernard, M. Bersanelli, P. Bielewicz, J. J. Bock, Maresuke Shiraishi
  • 雑誌名: Astronomy and Astrophysics 巻: 印刷中 ページ: A19-A19
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201525821
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Planck 2015 results. XX. Constraints on inflation (2016)
  • 著者名/発表者名: P. A. R. Ade, N. Aghanim, M. Arnaud, F. Arroja, M. Ashdown, J. Aumont, C. Baccigalupi, M. Ballardini, A. J. Banday, R. B. Barreiro, N. Bartolo, E. Battaner, K. Benabed, A. Benoit, A. Benoit-Levy, J.-P. Bernard, M. Bersanelli, P. Bielewicz, Maresuke Shiraishi
  • 雑誌名: Astronomy and Astrophysics 巻: 印刷中 ページ: A20-A20
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201525898
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Parity-violating CMB correlators with non-decaying statistical anisotropy (2015)
  • 著者名/発表者名: Nicola Bartolo, Sabino Matarrese, Marco Peloso, Maresuke Shiraishi
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 巻: 07 号: 07 ページ: 039-039
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2015/07/039
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Measuring primordial anisotropic correlators with CMB spectral distortions (2015)
  • 著者名/発表者名: Maresuke Shiraishi, Michele Liguori, Nicola Bartolo, Sabino Matarrese
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 92 号: 8 ページ: 083502-083502
  • DOI: 10.1103/physrevd.92.083502
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Cosmic isotropy tests with beyond large-scale CMB correlators (2017)
  • 著者名/発表者名: Maresuke Shiraishi
  • 学会等名: 新学術領域「なぜ宇宙は加速するのか？-徹底的究明と将来への挑戦-」MAR2017
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構 茨城県 つくば市
  • 年月日: 2017-03-08
  • 国際学会
• [学会発表] Testing cosmic parity violation with CMB 2, 3, 4 point-correlators (2017)
  • 著者名/発表者名: Maresuke Shiraishi
  • 学会等名: Testing Gravity 2017
  • 発表場所: SFU Harbour Center Vancouver (Canada)
  • 年月日: 2017-01-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Cosmological asymmetric correlators (2016)
  • 著者名/発表者名: Maresuke Shiraishi
  • 学会等名: 第5回観測的宇宙論ワークショップ
  • 発表場所: 広島大学 広島県 東広島市
  • 年月日: 2016-11-24
  • 招待講演
• [学会発表] Tensor mode bispectrum (2015)
  • 著者名/発表者名: Maresuke Shiraishi
  • 学会等名: B mode from space
  • 発表場所: Kavli IPMU (千葉県柏市)
  • 年月日: 2015-12-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Primordial symmetry breakings and new CMB observables (2015)
  • 著者名/発表者名: Maresuke Shiraishi
  • 学会等名: From Inflation to Galaxies: a workshop in honour of Sabino Matarrese
  • 発表場所: Castiglioncello (Italy)
  • 年月日: 2015-08-31
  • 国際学会
• [学会発表] Search for Primordial Symmetry-Breakings in CMB (2015)
  • 著者名/発表者名: Maresuke Shiraishi
  • 学会等名: Workshop on Current Challenges in Cosmology: Inflation and the Origin of the CMB Anomalies
  • 発表場所: Cali (Colombia)
  • 年月日: 2015-05-18
  • 国際学会 / 招待講演