Planck時代におけるインフレーション模型およびその再加熱過程の精査

• 研究課題/領域番号: 26800121
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 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: 中山 和則 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (90596652)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
• キーワード: インフレーション / 初期宇宙 / 再加熱 / ヒッグス / 超対称性 / アクシオン / 初期宇宙論 / 暗黒物質

研究成果の概要

宇宙初期にインフレーションと呼ばれる加速膨張の時期があったことが観測的に明らかになっている。その一方で、インフレーション期の後に続く「再加熱期」については理論的にも観測的にも不明な部分が多かった。特に私はこの再加熱期の解析を精力的に行い、これまで考えられていなかった豊かな現象の発見に成功した。代表的な例として、再加熱期におけるヒッグス真空の崩壊や、爆発的な粒子生成現象、重力の効果による再加熱など、いずれもインフレーション宇宙の新たな検証方法へ向けた重要な結果を導いた。

研究成果

• [国際共同研究] Institute for Basic Science(韓国)
• [国際共同研究] University of Oklahoma(米国)
• [雑誌論文] Gravitino problem in inflation driven by inflaton-polonyi Kahler coupling (2018)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa Fuminori , Nakayama Kazunori , Terada Takahiro , Yamada Yusuke
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 777 ページ: 270-274
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2017.12.038
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Explosive axion production from saxion (2018)
  • 著者名/発表者名: Ema Yohei、Nakayama Kazunori
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 776 ページ: 174-181
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2017.11.035
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Gravitino/axino as decaying dark matter and cosmological tensions (2017)
  • 著者名/発表者名: Hamaguchi Koichi、Nakayama Kazunori、Tang Yong
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 772 ページ: 415-419
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2017.06.071
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Neutrino CP phases from sneutrino chaotic inflation (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Kazunori , Takahashi Fuminobu , Yanagida Tsutomu T.
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 773 ページ: 179-185
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2017.08.024
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Can decaying particle explain cosmic infrared background excess? (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohri Kazunori、Moroi Takeo、Nakayama Kazunori
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 772 ページ: 628-633
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2017.07.026
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Electroweak vacuum metastability and low-scale inflation (2017)
  • 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
  • 査読あり
• [雑誌論文] Violent Preheating in Inflation with Nonminimal Coupling (2017)
  • 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
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Affleck-Dine Leptogenesis with Varying Peccei-Quinn Scale (2017)
  • 著者名/発表者名: K.~J. Bae, H. Baer, K. Hamaguchi and K. Nakayama
  • 雑誌名: Journal of High Energy Physics 巻: 1702 号: 2 ページ: 017-017
  • DOI: 10.1007/jhep02(2017)017
  • 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] Flaxion: a minimal extension to solve puzzles in the standard model (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Ema, K. Hamaguchi, T. Moroi and K. Nakayama
  • 雑誌名: Journal of High Energy Physics 巻: 1701 号: 1 ページ: 096-096
  • DOI: 10.1007/jhep01(2017)096
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Gravitino Problem in Minimal Supergravity Inflation (2017)
  • 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
  • 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] `Fate of Electroweak Vacuum during Preheating (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Ema, K. Mukaida and K. Nakayama
  • 雑誌名: JourPhysical Review Dnal of Cosmology and Astroparticle Physics 巻: 1610 号: 10 ページ: 043-043
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2016/10/043
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structure of K\"ahler potential for D-term inflationary attractor models (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Nakayama, K. Saikawa, T. Terada and M. Yamaguchi,
  • 雑誌名: Journal of High Energy Physics 巻: 1605 号: 5 ページ: 067-067
  • DOI: 10.1007/jhep05(2016)067
  • 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] Gravitational Particle Production in Oscillating Background and Its Cosmological Implication (2016)
  • 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
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electroweak Vacuum Stabilized by Moduli during/after Inflation (2016)
  • 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
  • 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 Inflation (2016)
  • 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
  • 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] Curvature Perturbation and Domain Wall Formation with Pseudo Scaling Scalar Dynamics (2016)
  • 著者名/発表者名: Y.Ema, K.Nakayama, M.Takimoto
  • 雑誌名: JCAP 巻: 1602 号: 02 ページ: 067-067
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2016/02/067
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Gravitational Waves from the First Order Phase Transition of the Higgs Field at High Energy Scales (2016)
  • 著者名/発表者名: R.Jinno, K.Nakayama, M.Takimoto
  • 雑誌名: Phys.Rev.D 巻: 93 号: 4 ページ: 045024-045024
  • DOI: 10.1103/physrevd.93.045024
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] CMB Constraint on Dark Matter Annihilation after Planck 2015 (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Kawasaki, K. Nakayama and T. Sekiguchi
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 756 ページ: 212-215
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2016.03.005
  • 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] Viable Chaotic Inflation as a Source of Neutrino Masses and Leptogenesis (2016)
  • 著者名/発表者名: K.Nakayama, F.Takahashi, T.T.Yanagida
  • 雑誌名: Phys.Lett.B 巻: 757 ページ: 32-32
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2016.03.051
  • 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] Gravitational Effects on Inflaton Decay (2015)
  • 著者名/発表者名: Y.Ema, R.Jinno, K.Mukaida, K.Nakayama
  • 雑誌名: JCAP 巻: 1505 号: 05 ページ: 038-038
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2015/05/038
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] AMS-02 Antiprotons from Annihilating or Decaying Dark Matter (2015)
  • 著者名/発表者名: Koichi Hamaguchi, Takeo Moroi, Kazunori Nakayama
  • 雑誌名: Phys.Lett. 巻: B747 ページ: 523-528
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2015.06.041
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Particle Production after Inflation with Non-minimal Derivative Coupling to Gravity (2015)
  • 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
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Higgs inflation and suppression of axion isocurvature perturbation (2015)
  • 著者名/発表者名: K.Nakayama, M.Takimoto
  • 雑誌名: Phys.Lett.B 巻: 748 ページ: 108-108
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2015.07.001
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] On adiabatic invariant in generalized Galileon theories (2015)
  • 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
  • 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] Curvaton Dynamics Revisited (2014)
  • 著者名/発表者名: K.Mukaida, K.Nakayama, M.Takimoto
  • 雑誌名: JCAP 巻: 06 号: 06 ページ: 013-013
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2014/06/013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppressed Non-Gaussianity in the Curvaton Model (2014)
  • 著者名/発表者名: K.Mukaida, K.Nakayama, M.Takimoto
  • 雑誌名: Phys.Rev.D 巻: 89 号: 12 ページ: 123515-123515
  • DOI: 10.1103/physrevd.89.123515
  • 査読あり
• [雑誌論文] The 3.5 keV X-ray line signal from decaying moduli with low cutoff scale (2014)
  • 著者名/発表者名: K.Nakayama, F.Takahashi, T.T.Yanagida
  • 雑誌名: Phys.Lett.B 巻: 735 ページ: 338-338
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2014.06.061
  • 査読あり
• [雑誌論文] Higgs Chaotic Inflation and the Primordial B-mode Polarization Discovered by BICEP2 (2014)
  • 著者名/発表者名: K.Nakayama, F.Takahashi
  • 雑誌名: Phys.Lett.B 巻: 734 ページ: 96-96
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2014.05.034
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomaly-free flavor models for Nambu-Goldstone bosons and the 3.5 keV X-ray line signal (2014)
  • 著者名/発表者名: K.Nakayama, F.Takahashi, T.T.Yanagida
  • 雑誌名: Phys.Lett.B 巻: 734 ページ: 178-178
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2014.05.035
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dark Matter Chaotic Inflation in Light of BICEP2 (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Mukaida and K. Nakayama
  • 雑誌名: JCAP 巻: 1408 号: 08 ページ: 062-062
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2014/08/062
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Gravitino Problem in Supergravity Chaotic Inflation and SUSY Breaking Scale after BICEP2 (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nakayama, F. Takahashi, T. T. Yanagida
  • 雑誌名: Physics Letters 巻: B734 ページ: 358-363
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2014.05.078
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sneutrino Chaotic Inflation and Landscape (2014)
  • 著者名/発表者名: Hitoshi Murayama, Kazunori Nakayama, Fuminobu Takahashi, Tsutomu T. Yanagida
  • 雑誌名: Phys.Lett. 巻: B738 ページ: 4-4
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2014.09.045
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Affleck-Dine baryogenesis with R-parity violation (2014)
  • 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
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Extra light fermions in E_6-inspired models and the 3.5 keV X-ray line signal (2014)
  • 著者名/発表者名: K.Nakayama, F.Takahashi, T.T.Yanagida
  • 雑誌名: Phys.Lett.B 巻: 737 ページ: 311-311
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2014.08.061
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Kinetic Term Anarchy for Polynomial Chaotic Inflation (2014)
  • 著者名/発表者名: K.Nakayama, F.Takahashi, T.T.Yanagida
  • 雑誌名: JHEP 巻: 09 号: 9 ページ: 014-014
  • DOI: 10.1007/jhep09(2014)014
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Polynomial Chaotic Inflation in Supergravity Revisited (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazunori Nakayama, Fuminobu Takahashi, Tsutomu T. Yanagida
  • 雑誌名: Phys.Lett. B 巻: 737 ページ: 151-155
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2014.08.043
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Axion Models with High Scale Inflation (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Moroi, K. Mukaida, K. Nakayama and M. Takimoto
  • 雑誌名: JHEP 巻: 1411 号: 11 ページ: 151-151
  • DOI: 10.1007/jhep11(2014)151
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 宇宙初期の相転移で生成される重力波 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中山和則
  • 学会等名: KEK-Cosmo 2018 Workshop 宇宙重力波検出への期待
  • 招待講演
• [学会発表] Flaxion (2017)
  • 著者名/発表者名: 江間陽平、浜口幸一、諸井健夫、中山和則
  • 学会等名: 日本物理学会 2017年秋期大会
• [学会発表] 物質と反物質の非対称性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中山和則
  • 学会等名: Flavor Physics Workshop 2017
  • 招待講演
• [学会発表] Phase transition and gravitational waves (2017)
  • 著者名/発表者名: 中山和則
  • 学会等名: Gravitational Wave Physics and Astronomy : Genesis, Area Workshop 2017A
  • 招待講演
• [学会発表] Flaxion: a minimal extension to solve puzzles in the standard model (2017)
  • 著者名/発表者名: 中山和則
  • 学会等名: Focus Meeting: new perspectives on light particles
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Gravitational waves as a probe of physics beyond the standard model (2017)
  • 著者名/発表者名: K.Nakayama
  • 学会等名: Physics in LHC and the early Universe
  • 発表場所: 東京大学（東京都 文京区）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Sneutrino chaotic inflation revisited (2016)
  • 著者名/発表者名: 中山和則
  • 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（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-21
• [学会発表] Electroweak vacuum stabilized by moduli (2016)
  • 著者名/発表者名: K.Nakayama
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋期大会
  • 発表場所: 宮崎大学（宮崎県 宮崎市）
• [学会発表] インフレーション理論の現状 (2016)
  • 著者名/発表者名: K.Nakayama
  • 学会等名: 第６回日大理工・益川塾連携シンポジウム
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都（京都府 京都市）
  • 招待講演
• [学会発表] Moduli-assisted electroweak vacuum (2016)
  • 著者名/発表者名: K.Nakayama
  • 学会等名: Hidden Sector Physics and Cosmophysics
  • 発表場所: 京都大学（京都府 京都市）
  • 国際学会
• [学会発表] Gravitational Particle Production after Inflation with Extended Gravity Models' (2015)
  • 著者名/発表者名: 中山和則
  • 学会等名: Everything about Gravity
  • 発表場所: 台北（台湾）
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] AMS-02宇宙線反陽子と暗黒物質 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中山和則
  • 学会等名: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • 発表場所: 大阪市立大学（大阪府大阪市）
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] AMS-02による宇宙線反陽子観測と暗黒物質 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中山和則
  • 学会等名: 「宇宙の歴史をひもとく地下素粒子原子核研究」2015年領域研究会
  • 発表場所: 神戸大学（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-05-16
  • 招待講演
• [学会発表] Inflationary gravitational waves as a probe of the early universe (2015)
  • 著者名/発表者名: 中山和則
  • 学会等名: B-mode Cosmology
  • 発表場所: KEK, 茨城県
  • 年月日: 2015-02-21
  • 招待講演
• [学会発表] Dynamics of oscillating scalar field in the early Universe (2015)
  • 著者名/発表者名: 中山和則
  • 学会等名: KEK Theory Workshop 2015
  • 発表場所: KEK, 茨城県
  • 年月日: 2015-01-28
  • 招待講演
• [学会発表] Axion Cosmology with High Scale Inflation (2014)
  • 著者名/発表者名: 中山和則
  • 学会等名: COSPA2014
  • 発表場所: University of Auckland, Auckland, NewZealand
  • 年月日: 2014-12-09
• [学会発表] Suppressed Non-Gaussianity in the Curvaton Model' (2014)
  • 著者名/発表者名: 中山和則
  • 学会等名: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • 発表場所: 佐賀大学、佐賀県
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] 素粒子論的宇宙論 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中山和則
  • 学会等名: 暗黒研究会
  • 発表場所: 東京大学、東京都
  • 年月日: 2014-04-19
  • 招待講演