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2014 年度 実績報告書

非平衡系熱場の理論を用いた素粒子論的宇宙論の統一的理解

研究課題

研究課題/領域番号 12J09035
研究機関東京大学

研究代表者

向田 享平  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード素粒子論的宇宙論 / 熱場の理論
研究実績の概要

本年度の研究は大きく二つトピックに分かれる。(i) インフレーション模型と再加熱の研究、(ii) インフレーション理論とバリオン生成・暗黒物質生成の整合性に関する研究、である。以下順に説明する。

(i) インフレーション後にインフラトンは莫大なエネルギーを転換して熱い宇宙を作らねばならない。従って、インフラトンと輻射は必然的に相互作用項を持ち、これを通じてエネルギーが転換される。1. 暗黒物質の候補であるZ2対称性で安定化されたスカラー場がインフレーションと再加熱も引き起こせることを示した。再加熱過程においてこれまでの研究が本質的な役割を果たす。2. 仮にインフラトンと輻射が高次元項を含めて露わな相互作用項を持っていなくとも、重力相互作用を通じて輻射が生成されることを示した。この効果は修正重力理論で顕著になる。またこれを通じてグラビトンが生成されることも指摘した。3. 単純なインフラトン模型のような一自由度実スカラー場であってもoscillonと呼ばれる局在した配位になる場合がある。これが、非相対論的極限における近似的な対称性の回復に伴うnon-topological solitonとして理解できることを示した。

(ii) 高スケールのインフレーション模型ではインフレーション中に軽いスカラー場がisocurvature揺らぎを出して宇宙論的な観測で強く制限されうる。1. Affleck-Dine模型や2. axion模型について調べた。1. isocurvature揺らぎの制限から再加熱温度は低くなる。その下で暗黒物質とバリオン非対称性を説明できるシナリオを提示した。2. PQ対称性がインフレーション後に破れれば良いが、その際axion暗黒輻射が過剰に生成されうるためこの過程を精査した。PQスカラーと有限温度の輻射との次元5の相互作用が重要な役割を果たすことを指摘した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Dark Matter Chaotic Inflation in Light of BICEP22014

    • 著者名/発表者名
      K. Mukaida and K. Nakayama
    • 雑誌名

      JCAP

      巻: 1408 ページ: 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] Affleck-Dine Baryogenesis and Dark Matter Production after High-scale Inflation2014

    • 著者名/発表者名
      K. Harigaya, A. Kamada, M. Kawasaki, K. Mukaida and M. Yamada
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 90 ページ: 043510

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.90.043510

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Correspondence of I- and Q-balls as Non-relativistic Condensates2014

    • 著者名/発表者名
      K. Mukaida and M. Takimoto
    • 雑誌名

      JCAP

      巻: 1408 ページ: 051

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2014/08/051

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Axion Models with High Scale Inflation2014

    • 著者名/発表者名
      T. Moroi, K. Mukaida, K. Nakayama and M. Takimoto
    • 雑誌名

      JHEP

      巻: 1411 ページ: 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] Bottom-up Thermalization during/after Reheating and Dark Matter Production2014

    • 著者名/発表者名
      K. Mukaida
    • 学会等名
      基研研究会 素粒子物理学の進展2014
    • 発表場所
      基礎物理学研究所、京都府京都市
    • 年月日
      2014-07-29 – 2014-07-29
  • [学会発表] Dynamics of Peccei-Quinn Scalar Revisited2014

    • 著者名/発表者名
      K. Mukaida
    • 学会等名
      Strong and ElectroWeak Matter 14
    • 発表場所
      EPFL Lausanne, Switzerland
    • 年月日
      2014-07-17 – 2014-07-17

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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