| 研究領域 | 地下から解き明かす宇宙の歴史と物質の進化 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05248
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
横山 順一 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (50212303)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | ニュートリノ / インフレーション宇宙論 / バリオン非対称 / ダークエネルギー / ダークマター / レプトン非対称 / 右巻ニュートリノ / 原始ブラックホール / インフレーション / 密度ゆらぎ / ビッグバン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
現在の宇宙はバリオン5%、コールドダークマター約25%、そして、約70%が宇宙膨張を加速する未知のダークエネルギーによって占められており、これらがどのようにして生成したのか、またバリオンとコールドダークマターの存在量が5倍の範囲で一致しているのはなぜか、そもそもダークマターやダークエネルギーの正体は何なのか、ということが根源的な問題となっています。本研究計画の目的は、近年の宇宙観測・理論の進展を背景とし、右巻マヨラナニュートリノを起源とする宇宙物質総生成を実現する理論を構築することです。
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| 研究実績の概要 |
宇宙のエネルギーを構成するダークエネルギー、ダークマター、バリオン、放射の全てを矛盾なく説明する理論を構築しました。具体的には、インフレーションとダークエネルギーを一つのスカラー場で説明するクイントエッセンスインフレーションモデルに階層的な質量を持つ３世代の右巻きニュートリノと、ニュートリノの自己相互作用を導く軽いスカラー場を導入し、その存在下で再加熱とレプトン非対称生成を解析しました。最も軽い右巻きニュートリノは、新しい軽いスカラー場の存在下でドデルソン・ウィドロー機構によって生成される暗黒物質候補となるため、これによってダークマターの起源が説明されます。次に軽い右巻きニュートリノは、インフレーション中のハッブルパラメタと同程度かつそれより小さな質量を想定するため、インフレーション後に重力粒子生成によって多数生成されます。そしてその崩壊時にレプトン非対称が生成されます。このとき、最も重い右巻きニュートリノは正味のレプトン非対称生成に必要となるCP対称性の破れをもたらす役割を果たします。この理論での宇宙再加熱の主要部分は、スカラー曲率との非最小結合によってインフレーション後に引き起こされるヒッグス場のスピノーダル不安定性によって説明され、それによってグラビトンの過剰生成とヒッグス場による曲率ゆらぎの過大生成が回避され、観測と整合的な宇宙進化が実現します。生成したレプトン非対称は電弱アノマリーによって一部バリオン非対称に転換され、宇宙のバリオンの起源が説明されます。こうして宇宙の全構成要素が整合的に説明可能となりました。このほか、本研究の前提となるインフレーション宇宙論が観測と整合性を持つために課される量子補正の条件を考察し、非ガウス性パラメタに非常に強い制限が課されることを見いだしました。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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