重力波宇宙論の創成と展開

• 研究課題/領域番号: 23340058
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 横山 順一 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50212303)
• 連携研究者: 瀬戸 直樹 京都大学, 理学研究科, 助教 (80462191) ; 樽家 篤史 京都大学, 基礎物理学研究所, 准教授 (40334239)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円); 2014年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2013年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2012年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2011年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
• キーワード: 重力波 / 宇宙論 / インフレーション / 位相的欠陥 / 相転移 / DECIGO / BICEP2 / 宇宙マイクロ波背景放射 / 原始ブラックホール / コズミックストリング / Bモード偏光 / 宇宙ひも / テンソルゆらぎ / 超弦理論

研究成果の概要

本研究計画によって、重力波を新たな観測手段として、それを用いた宇宙論を本格的に創成して、電磁波観測では得られない初期宇宙に直接迫る方法を展開した。具体的には、曲率ゆらぎだけではなく、テンソルゆらぎ(量子的重力波)をプローブとして、最も一般的なインフレーションモデルを包括的に弁別する方法を与えることに成功した。また、格子上でのスカラー場の時間発展を数値的に追うことにより、初期宇宙でのスカラー場ダイナミクスから得られる重力波放射を、さまざまな場合について明らかにした。さらに、スペースレーザー干渉計DECIGOによって宇宙の熱史をどの程度明らかにできるか、定量的に解析した、等の成果を挙げた。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of thermal fluctuations on thermal inflation (2015)
  • 著者名/発表者名: Takashi Hiramatsu, Yuhei Miyamoto, and Jun'ichi Yokoyama
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 巻: 3 号: 03 ページ: 0-18
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2015/03/024
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reheating processes after Starobinsky inflation in old-minimal supergravity (2015)
  • 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
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [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
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Prospects of determination of reheating temperature after inflation by DECIGO (2015)
  • 著者名/発表者名: Kuroyanagi Sachiko, Nakayama Kazunori and Yokoyama Jun'ichi
  • 雑誌名: PTEP 巻: 2015 号: 1 ページ: 13E02-0
  • DOI: 10.1093/ptep/ptu176
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of cosmic strings with delayed scaling on CMB anisotropy (2015)
  • 著者名/発表者名: Kohei kamada, Yuhei Miyamoto, Daisuke Yamauchi, and Jun'ichi Yokoyama
  • 雑誌名: PHYSICAL REVIEW D 巻: 90 号: 8 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1103/physrevd.90.083502
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Primordial black holes from temporally enhanced curvature perturbation (2014)
  • 著者名/発表者名: Suyama Teruaki, Wu Yi-Peng and Yokoyama, Jun'ichi
  • 雑誌名: Physical Review 巻: D90 号: 4 ページ: 043514-043514
  • DOI: 10.1103/physrevd.90.043514
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Topological inflation from the Starobinsky model in supergravity (2014)
  • 著者名/発表者名: Kamada, Kohei and Yokoyama, Jun'ichi
  • 雑誌名: Physical Review 巻: D90 号: 10 ページ: 103520-103520
  • DOI: 10.1103/physrevd.90.103520
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Inflation: 1980-201X (2014)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, Jun'ichi
  • 雑誌名: PTEP 巻: 2014 号: 6 ページ: 6B103-0
  • DOI: 10.1093/ptep/ptu081
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Langevin description of gauged scalar fields in a thermal bath (2014)
  • 著者名/発表者名: Y.Miyamoto, H.Motohashi, T.Suyama, J.Yokoyama
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identifying the most crucial parameters of the initial curvature profile for primordial black hole formation (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Nakama, Tomohiro Harada, A. G. Polnarev, Jun'ichi Yokoyama
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 巻: 2013 号: 01 ページ: 037-037
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2014/01/037
  • 査読あり
• [雑誌論文] Graceful exit from Higgs G-inflation (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Kamada, T.Kobayashi, T.Kunimitsu, M.Yamaguchi, J.Yokoyama
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 88 号: 12 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1103/physrevd.88.123518
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gravitational modulated reheating and non-Gaussianity in supergravity R^2 inflation (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Watanabe, J.Yokoyama
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 87 号: 10
  • DOI: 10.1103/physrevd.87.103524
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magneto-reheating constraints from curvature perturbations (2013)
  • 著者名/発表者名: C.Ringeval, T.Suyama and J.Yokoyama
  • 雑誌名: JCAP 巻: 1309 号: 09 ページ: 020-020
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2013/09/020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Primordial Spikes from Wrapped Brane Inflation (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Kobayashi and J.Yokoyama,
  • 雑誌名: JCAP 巻: 1302 号: 02 ページ: 5-5
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2013/02/005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cosmology based on f(R) Gravity admits 1 eV Sterile Neutrinos (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Motohashi, A. A. Starobinsky and J. Yokoyama
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 110 号: 12 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1103/physrevlett.110.121302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Consequences of a stochastic approach to the conformal invariance of inflationary correlators (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Motohashi, T. Suyama and J. Yokoyama
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 86 号: 12 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1103/physrevd.86.123514
  • 査読あり
• [雑誌論文] Higgs condensation as an unwanted curvaton (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Kunimitsu and J.Yokoyama
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 86 号: 8 ページ: 83541-83541
  • DOI: 10.1103/physrevd.86.083541
  • 査読あり
• [雑誌論文] Resonant Signatures of Heavy Scalar Fields in the Cosmic Microwave Background (2012)
  • 著者名/発表者名: 齋藤遼、中島正裕、高水裕一、横山順一
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 巻: 1211 号: 11 ページ: 36-36
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2012/11/036
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-consistent initial conditions for primordial black hole formation (2012)
  • 著者名/発表者名: APolnarev, T.Nakama and J.Yokoyama
  • 雑誌名: JCAP 巻: 1209 号: 09 ページ: 27-27
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2012/09/027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metric perturbation from inflationary magnetic field and generic bound on inflation models (2012)
  • 著者名/発表者名: Teruaki Suyama, Jun'ichi Yokoyama
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 86 号: 2 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1103/physrevd.86.023512
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evading the pulsar constraints on the cosmic string tension (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Kamada, Y.Miyamoto and J.Yokoyama
  • 雑誌名: JCAP 巻: 1210 号: 10 ページ: 23-23
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2012/10/023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase transition and monopole production in supergravity inflation (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Kamada, K.Nakayama}, J.'i.Yokoyama
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 85 号: 4 ページ: 43503-43503
  • DOI: 10.1103/physrevd.85.043503
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generalized Higgs inflation (2012)
  • 著者名/発表者名: Kohei Kamada, Tsutomu Kobayashi, Tomo Takahashi, Masahide Yamaguchi, Jun'ichi Yokoyama
  • 雑誌名: Phys.Rev 巻: D86 号: 2 ページ: 23504-23504
  • DOI: 10.1103/physrevd.86.023504
  • 査読あり
• [雑誌論文] Primordial non-Gaussianities of gravitational waves in the most general single-field inflation model (2011)
  • 著者名/発表者名: X. Gao, T. Kobayashi, M. Yamaguchi and J. Yokoyama
  • 雑誌名: Physical Review Letter 巻: 107 号: 21 ページ: 211301-211301
  • DOI: 10.1103/physrevlett.107.211301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temporal enhancement of super-horizon curvature perturbations from decays of two curvatons and its cosmological consequences (2011)
  • 著者名/発表者名: 須山輝明、横山順一
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 84 号: 8 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1103/physrevd.84.083511
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generalized G-inflation : Inflation with the most general second-order field equations (2011)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Kobayashi, Masahide Yamaguchi, Jun'ichi Yokoyama
  • 雑誌名: Prog. Theor. Phys 巻: 126 号: 3 ページ: 511-529
  • DOI: 10.1143/ptp.126.511
  • NAID: 110008790436
  • 査読あり
• [学会発表] Discussion for the Future Direction of Inflationary Cosmology (2015)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama Jun'ichi
  • 学会等名: B-mode Cosmology Workshop
  • 発表場所: KEK
  • 年月日: 2015-02-19
  • 招待講演
• [学会発表] Inflationary Magnetogenesis (2014)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama Jun'ichi
  • 学会等名: Primordial Universe After Planck
  • 発表場所: パリ天体物理学研究所
  • 年月日: 2014-12-17
  • 招待講演
• [学会発表] Gravitational Waves: Near Future, Far Future (2014)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama Jun'ichi
  • 学会等名: CosPA2014
  • 発表場所: オークランド大学
  • 年月日: 2014-12-11
  • 招待講演
• [学会発表] 原始重力波直接検出への期待 (2014)
  • 著者名/発表者名: 横山順一
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 佐賀大学
  • 年月日: 2014-09-19
  • 招待講演
• [学会発表] Prospects of determination of T_R by DECIGO (2014)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama Jun'ichi
  • 学会等名: COSMO2014
  • 発表場所: シカゴ大学会議場
  • 年月日: 2014-08-26
• [学会発表] G inflation (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Yokoyama
  • 学会等名: APCosPA winter school and workshop
  • 発表場所: Taiwan University、台北、中華人民共和国
  • 招待講演
• [学会発表] Reheating after inflation (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Yokoyama
  • 学会等名: APCosPA winter school and workshop
  • 発表場所: 台湾大学、台北、中華民国
  • 招待講演
• [学会発表] Gravitational modulated reheating in R^2 inflation
  • 著者名/発表者名: 横山順一
  • 学会等名: Cosmological Perturbations Post Planck
  • 発表場所: ヘルシンキ大学（フィンランド）
  • 招待講演
• [学会発表] Toward the quest for the ultimate theory of the universe by CMB
  • 著者名/発表者名: 横山順一
  • 学会等名: CMB2013
  • 発表場所: 沖縄科学技術大学院大学（沖縄県）
  • 招待講演
• [学会発表] Toward GW detection under non-Gaussian noises
  • 著者名/発表者名: 横山順一
  • 学会等名: 重力波データ解析ブートキャンプ
  • 発表場所: 大阪市立大学 梅田サテライト（大阪府）
• [学会発表] Fine feature in the primordial power spectrum from wrapped brane inflation
  • 著者名/発表者名: 横山順一
  • 学会等名: アジア太平洋物理学会議APPC12
  • 発表場所: 幕張国際会議場（千葉県）
• [学会発表] ALMA and variation of the fundamental constants of physics
  • 著者名/発表者名: 横山順一
  • 学会等名: 東大フォーラムALMAワークショップ
  • 発表場所: チリ大学（チリ）
  • 招待講演
• [学会発表] Cosmology of the Higgs field
  • 著者名/発表者名: 横山順一
  • 学会等名: PASCOS2013
  • 発表場所: 国立台湾大学国際会議場（台湾）
  • 招待講演
• [学会発表] Confronting non-Gaussian statistics in gravitational wave data analysis
  • 著者名/発表者名: 横山順一
  • 学会等名: 新学術領域重力波天体シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都）
• [学会発表] Higgs condensation as an unwanted curvaton
  • 著者名/発表者名: J. Yokoyama
  • 学会等名: COSMO2012
  • 発表場所: ITP, 北京、中華人民共和国
• [学会発表] Higgs condensation as an unwanted curvaton
  • 著者名/発表者名: J. Yokoyama
  • 学会等名: string cosmology workshop
  • 発表場所: 幕別グランビリオ会議場（北海道）
• [学会発表] 宇宙論における理論的未解決問題
  • 著者名/発表者名: 横山順一
  • 学会等名: HSC研究会
  • 発表場所: 国立天文台（東京都）
  • 招待講演
• [学会発表] Generalized G inflation
  • 著者名/発表者名: J. Yokoyama
  • 学会等名: First LeCosPA symposium
  • 発表場所: 台湾大学LeCosPA研究所、台北、中華民国
  • 招待講演
• [学会発表] Cosmological constraints on primordial black holes
  • 著者名/発表者名: J. Yokoyama
  • 学会等名: QCD in the LHC era/Egypt-Japan workshop on the early Universe
  • 発表場所: MTI University、カイロ、エジプト
  • 招待講演
• [学会発表] f(R) gravity and neutrino mass
  • 著者名/発表者名: J. Yokoyama
  • 学会等名: CosPA2011
  • 発表場所: 北京大学、北京、中華人民共和国
  • 招待講演
• [学会発表] Issues on f(R) cosmology
  • 著者名/発表者名: J. Yokoyama
  • 学会等名: DENET-IAP conference on dark energy
  • 発表場所: パリ天体物理学研究所、パリ、フランス共和国
  • 招待講演
• [学会発表] G inflation and generalized G inflation
  • 著者名/発表者名: J. Yokoyama
  • 学会等名: Preplanckian inflation workshop
  • 発表場所: ミネソタ大学、ミネアポリス、アメリカ合衆国
  • 招待講演
• [学会発表] G-inflation
  • 著者名/発表者名: J. Yokoyama
  • 学会等名: Sorvey APC conference
  • 発表場所: APC、パリ、フランス共和国
  • 招待講演
• [学会発表] G inflation and its nongaussianity
  • 著者名/発表者名: J. Yokoyama
  • 学会等名: Cosmological nongaussianity workshop
  • 発表場所: ミシガン州立大学、アナーバー、アメリカ合衆国
  • 招待講演
• [図書] 宇宙と素粒子のなりたち (2013)
  • 著者名/発表者名: 糸山浩司 南部陽一郎 横山順一 川合光
  • 総ページ数: 168
  • 出版者: 京都大学学術出版会
• [図書] こころを学ぶ (2013)
  • 著者名/発表者名: ダライラマ14世 横山順一ほか
  • 総ページ数: 258
  • 出版者: 講談社
• [備考] 横山順一教授が日本物理学会論文賞を受賞
  • URL: https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/news/1900/
• [備考] 横山順一教授が井上学術賞を受賞
  • URL: http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/info/3726/
• [備考] 横山順一教授が日本物理学会論文賞を受賞
  • URL: http://www.s.u-tokyo.ac.jp/info.html?id=4059
• [備考] Gインフレーションの提唱
  • URL: http://research.kek.jp/people/hkodama/UTQuestHP/RHL_YokoyamaJun'ichi.html
• [備考] アインシュタインは修正されるか？
  • URL: http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2013/08.html