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2012 年度 実績報告書

宇宙進化に対する小スケール揺らぎの影響とその観測的検証

研究課題

研究課題/領域番号 11J03430
研究機関京都大学

研究代表者

齊藤 遼  京都大学, 基礎物理学研究所, 特別研究員(PD)

キーワードインフレーション / 原始密度揺らぎ / 微細構造 / 非ガウス性
研究概要

今年度の研究では前年度に引き続き、原始密度揺らぎのスペクトルの微細構造に関する研究を中心に行った。
現在観測されている宇宙の構造は全てインフレーション期につくられた原始密度揺らぎを起源としていると考えられている。原始密度揺らぎのスペクトルにはインフレーションを引き起こす物理機構に関する情報が含まれており、種々の観測を通してインフレーションに関する精密な情報が得られるようになってきている。本研究では非常に大きな質量を持つスカラー場が原始密度揺らぎのスペクトルに与える影響を調べ、スペクトルに現れる微細構造を解析する事でインフレーション模型の背景にある高エネルギーの物理の情報を得ることのできる可能性について調べた。前年度から今年度の前半にかけては、まずパワースペクトルへの影響を調べ、重いスカラー場とインフレーションを引き起こしているインフラトン場とが微分結合をしている場合には、共鳴現象によってパワースペクトルに特徴的なピークが現れることを見出した。今年度の後半には、さらに解析を進め、同様の共鳴現象によって非ガウス性に現れる微細構造に関する研究を行った。現れる微細構造を様々な結合の場合に調べ、非ガウス性への影響はパワースペクトルへのものに比べて特に顕著であることを見出した。また、パワースペクトルと非ガウス性に生じる微細構造の相関についても調べた。この相関を用いる事で微細構造の検出の有意性がどの程度高くなるかに関しては、これからの研究の課題である。
また、上記の課題とは独立に、mssive gravityに関する理論的・観測的な研究、及びガンマ線バーストのレンズ効果を用いた宇宙ひもの制限に関する研究も行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

今年度の研究によって、研究課題のひとつであった密度揺らぎの微細構造に関する研究を終えた。残る一年でもうひとつの課題である原始ブラックホールによるWIMPの降着の研究を終えることができると考えている。

今後の研究の推進方策

来年度には原始ブラックホールによるWIMPの降着の研究を中心に行っていく。一部のパラメータ領域で未だ結果が信頼できない部分があるため、計算コードを再検討し、まずは降着量の評価を確定させる。また、原始ブラックホールへの新たな制限もいくつか得られており、その結果により問題となっているパラメータ領域のある部分は除外できることが期待される。
また、密度揺らぎのスペクトルの微細構造についてもさらに研究を進め、その検出可能性についても調べていく予定である。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Femto-lensing due to a Cosmic String2013

    • 著者名/発表者名
      柳哲文、齊藤遼、仙洞田雄一、高橋慶太郎、山内大介
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2013 ページ: 013E01

    • DOI

      10.1093/ptep/pts045

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hawking-Moss instanton in nonlinear massive gravity2013

    • 著者名/発表者名
      Zhang Ying-li, 齊藤遼, 佐々木節
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 1302 ページ: 029

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2013/02/029

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Resonant Signatures of Heavy Scalar Fields in the Cosmic Microwave Background2012

    • 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 ページ: 036

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2012/11/036

    • 査読あり
  • [学会発表] 重いスカラー場との共鳴による非ガウス性の増幅2013

    • 著者名/発表者名
      齊藤遼
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学(広島県)
    • 年月日
      2013-03-27
  • [学会発表] Localized Features in Non-Gaussianity from the Resonance with Heavy Fields2013

    • 著者名/発表者名
      齊藤遼
    • 学会等名
      Asia Pacific School/Workshop on Gravitation and Cosmology
    • 発表場所
      The Ocean Suites Jeju Hotel(韓国)
    • 年月日
      2013-02-19
  • [学会発表] Features in the CMB spectrum as a probe of heavy physics during inflation2012

    • 著者名/発表者名
      齊藤遼
    • 学会等名
      JGEG22
    • 発表場所
      東京大学(東京都)
    • 年月日
      2012-11-13
  • [学会発表] Localized features in non-Gaussianity from heavy physics2012

    • 著者名/発表者名
      齊藤遼
    • 学会等名
      Critical Tests of Inflation Using Non-Gaussianity
    • 発表場所
      Max-Planck-Institutfur Astrophysik(ドイツ)
    • 年月日
      2012-11-05
  • [学会発表] Features in the CMB spectrum as an evidence of heavy physics2012

    • 著者名/発表者名
      齊藤遼
    • 学会等名
      MG13
    • 発表場所
      Stockholm University(スウェーデン)(招待講演)
    • 年月日
      2012-07-02

URL: 

公開日: 2014-07-16  

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