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インフレーションモデルにおける赤外・紫外発散の問題

公募研究

研究領域背景放射で拓く宇宙創成の物理―インフレーションからダークエイジまで―
研究課題/領域番号 22111507
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関京都大学

研究代表者

田中 貴浩  京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (40281117)

研究期間 (年度) 2010 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2011年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2010年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードインフレーション / 赤外発散 / 密度揺らぎ / 宇宙背景放射 / 重力波 / ゲージ不変性
研究概要

宇宙初期に起こったインフレーションの時期におけるゆらぎの生成過程において生じる赤外発散の問題について研究を進めた。前年度までの研究では、完全なゲージ固定をおこなわない場合であっても、問題となる残余のゲージ自由度に影響されないような真にゲージ不変な観測量を計算することで赤外発散は除かれるであろうという着想に立ち、そのような計算を遂行した。その結果、赤外発散が1-ループの補正に現れないための条件として、初期の量子状態の選び方に対する条件が得られ、状態が制限されることを発見した。
この初期状態に対する条件の導出に際して、非線形なハイゼンベルグ方程式を解く段階で特殊な解を選ぶということをおこなっていた点と、スローロール近似を用いていた点が不満であった。また、このような初期状態に対する制限なしに赤外発散が除かれているという主張をする論文が現れてきた状況から、我々の主張をより鮮明にさせる必要が大きくなった。そこで、スローロール近似に依存しない議論をおこなうことができるような枠組みの整備を進めた。その結果、やはり、そう簡単には赤外発散を起こさない状態を選ぶことはできず、状態に対する強い制限がつくことを再確認した。しかし、単純に赤外発散が自然に除かれるという主張と我々の主張は矛盾していないのかもしれない。赤外発散が自然に除かれるという主張は暗に断熱的真空状態という特殊な状態を選んで赤外発散がないと主張していることになっているようである。我々も、この特殊な状態(およびこの状態を元にしたゲージ不変な励起状態)を考えるという限られた状態に対してのみ赤外発散がないということを予想しているが、他の研究者による主張も議論の不完全な点が多々あり、我々も証明を与えるに至っていない。

報告書

(2件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (18件) (うち査読あり 18件) 学会発表 (17件)

  • [雑誌論文] Cosmology with space-based gravitational-wave detectors---dark energy and primordial gravitational waves---2011

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Nishizawa, Kent Yagi, el al
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 85 号: 4

    • DOI

      10.1103/physrevd.85.044047

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cosmic censorship in overcharging a Reissner-Nordstrom black hole via charged particle absorption2011

    • 著者名/発表者名
      S. Isoyama, N. Sago and T. Tanaka
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 84 号: 12

    • DOI

      10.1103/physrevd.84.124024

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chiral Phase Transitions around Black Holes2011

    • 著者名/発表者名
      Antonino Flachi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 84 号: 6

    • DOI

      10.1103/physrevd.84.061503

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Black holes in braneworld models2011

    • 著者名/発表者名
      N. Tanahashi and T. Tanaka
    • 雑誌名

      Prog. Theor. Phys. Suppl

      巻: 189 ページ: 227-268

    • DOI

      10.1143/ptps.189.227

    • NAID

      110008711103

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Open inflation in the landscape2011

    • 著者名/発表者名
      山内大介、Andrei Linde、成子篤、佐々木節、田中貴浩
    • 雑誌名

      Physical Review D 84

      巻: 84 号: 4 ページ: 43513-43513

    • DOI

      10.1103/physrevd.84.043513

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dominance of gauge artifact in the consistency relation for the primordial bispectrum2011

    • 著者名/発表者名
      T. Tanaka and Y. Urakawa
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 1105 号: 05 ページ: 014-014

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2011/05/014

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A note on the role of the boundary terms for the non-Gaussianity in general k-inflation2011

    • 著者名/発表者名
      F. Arroja and T. Tanaka
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 1105 号: 05 ページ: 005-005

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2011/05/005

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stability of Schwarzschild-like solutions in f(R,G) gravity models2011

    • 著者名/発表者名
      A. De Felice, T. Suyama and T. Tanaka
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 83 号: 10

    • DOI

      10.1103/physrevd.83.104035

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Probing the size of extra dimension with gravitational wave astronomy2011

    • 著者名/発表者名
      Kent Yagi, et al
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 83 号: 8

    • DOI

      10.1103/physrevd.83.084036

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Natural selection of inflationary vacuum required by infra-red regularity and gauge-invariance2011

    • 著者名/発表者名
      Y. Urakawa and T. Tanaka
    • 雑誌名

      Prog. Theor. Phys.

      巻: 125 号: 5 ページ: 1067-1089

    • DOI

      10.1143/ptp.125.1067

    • NAID

      110008661185

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Probing the size of extra dimension with gravitational wave astronomy2011

    • 著者名/発表者名
      Kento Yagi, Norihiro Tanahashi, Takahiro Tanaka
    • 雑誌名

      Phys.Rev.D

      巻: (to be publishes 印刷中)

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A covariant approach to general field space metric in multi-field inflation2011

    • 著者名/発表者名
      Jinn-Ouk Gong, Takahiro Tanaka
    • 雑誌名

      JCAP

      巻: 1103

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chiral Modulations in Curved Space I : Formalism2011

    • 著者名/発表者名
      Antonino Flachi, Takahiro Tanaka
    • 雑誌名

      JHEP

      巻: 1102

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Natural selection of inflationary vacuum required by infra-red regularity and gauge-invariance2011

    • 著者名/発表者名
      Yuko Urakawa, Takahiro Tanaka
    • 雑誌名

      Prog.Theor.Phys.

      巻: (to be publishes 印刷中)

    • NAID

      210000112312

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] IR divergence does not affect the gauge-invariant curvature perturbation2010

    • 著者名/発表者名
      Yuko Urakawa, Takahiro Tanaka
    • 雑誌名

      Phys.Rev.D

      巻: 82

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inevitable ghost and the degrees of freedom in f(R,G) gravity2010

    • 著者名/発表者名
      Antonio De Felice, Takahiro Tanaka
    • 雑誌名

      Prog.Theor.Phys.

      巻: 124 ページ: 503-515

    • NAID

      110007730009

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin-2 Ghost In Brane Gravity2010

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Tanaka
    • 雑誌名

      Mod.Phys.Lett.A

      巻: 25 ページ: 936-943

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Use of delta N formalism-Difficulties in generating large local-type non-Gaussianity during inflation2010

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Tanaka, Teruaki Suyama, Shuichiro Yokoyama
    • 雑誌名

      Class.Quant.Crav.

      巻: 27

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Hawking radiation of interacting fields2011

    • 著者名/発表者名
      T.Tanaka
    • 学会等名
      Black Holes : New Horizons
    • 発表場所
      Banff, Canada(招待講演)
    • 年月日
      2011-11-22
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Some issues about infrared divergences during inflation2011

    • 著者名/発表者名
      T.Tanaka
    • 学会等名
      Mini-Workshop on cosmology
    • 発表場所
      APCTP, Pohan, Korea(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-28
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Some issues about infrared divergences during inflation2011

    • 著者名/発表者名
      T.Tanaka
    • 学会等名
      Pre-Planckian Inflation
    • 発表場所
      Minnesota university, USA(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-06
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Constraints on modified gravity models from future gravitational wave observations2011

    • 著者名/発表者名
      T.Tanaka
    • 学会等名
      KIAS-YITP Joint workshop "String Theory, Holography and Beyond"
    • 発表場所
      KIAS, Seoul, Korea(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-23
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 重力波物理の進展2011

    • 著者名/発表者名
      T.Tanaka
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      弘前大学(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Infrared divergences and cosmological observables2011

    • 著者名/発表者名
      T.Tanaka
    • 学会等名
      UK Cosmo
    • 発表場所
      Portsmouth university, UK(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-14
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] IR issues during inflation-constraints on quantum state-2011

    • 著者名/発表者名
      T.Tanaka
    • 学会等名
      Cosmologicai Frontiers in Fundamental Physics Workshop
    • 発表場所
      APC, Paris, France(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] IR issues during inflation-constraints on quantum state-2011

    • 著者名/発表者名
      T.Tanaka
    • 学会等名
      Cosmological Non-Gaussianity : Observations Confront Theory Workshop
    • 発表場所
      Michigan, USA(招待講演)
    • 年月日
      2011-05-15
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Tensor perturbation constraint on inflation models with non-negligible spatial curvature in landscape scenario2011

    • 著者名/発表者名
      T.Tanaka
    • 学会等名
      Bubbles in the Sky
    • 発表場所
      UC Davis, USA(招待講演)
    • 年月日
      2011-04-01
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Quantum field in curved space~issues related to IR divergences>>in the inflationary universe~2011

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Tanaka
    • 学会等名
      第四回超弦理論と宇宙
    • 発表場所
      KKR箱根、神奈川県箱根町(招待講演)
    • 年月日
      2011-02-18
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Gravitational Radiation Reaction2011

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Tanaka
    • 学会等名
      2011 Shanghai Asia-Pacific School and Workshop on Gravitation
    • 発表場所
      上海師範大学、中華人民共和国(招待講演)
    • 年月日
      2011-02-10
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] インフレーション宇宙論2010

    • 著者名/発表者名
      田中貴浩
    • 学会等名
      第23回理論懇シンポジウム「林忠四郎先生と天文学・宇宙物理学」
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所、京都市(招待講演)
    • 年月日
      2010-12-22
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 重力波が開く新しい物理学2010

    • 著者名/発表者名
      田中貴浩
    • 学会等名
      一般講演会「重力波で宇宙を探る」
    • 発表場所
      東京大学柏キャンパス内柏図書館メディアホール、柏市(招待講演)
    • 年月日
      2010-11-27
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] IR issues in the inflationary universe2010

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Tanaka
    • 学会等名
      Extra-Dimension Probe by Cosmophysics
    • 発表場所
      KEK、つくば市
    • 年月日
      2010-11-09
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] ダークエネルギー再考2010

    • 著者名/発表者名
      田中貴浩
    • 学会等名
      日本物理学会2010年秋季大会
    • 発表場所
      九州工業大学戸畑キャンパス北九州市(招待講演)
    • 年月日
      2010-09-12
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] ブレーン重力:何が面白くて、何がまだわかっていないのか2010

    • 著者名/発表者名
      田中貴浩
    • 学会等名
      天体天文若手夏の学校
    • 発表場所
      ホテル日航豊橋、豊橋市(招待講演)
    • 年月日
      2010-08-03
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] IR divergence and initial vacuum state2010

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Tanaka
    • 学会等名
      Gravity and Cosmology 2010
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所、京都市
    • 年月日
      2010-07-14
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2018-03-28  

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