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2015 年度 実績報告書

最初期の宇宙の熱史と暗黒物質の生成および発展についての研究

研究課題

研究課題/領域番号 13J03160
研究機関東京工業大学

研究代表者

齋川 賢一  東京工業大学, 理工学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード宇宙論 / 素粒子論 / 暗黒物質 / 超対称性理論 / アクシオン / インフレーション理論
研究実績の概要

本年度の研究では、まず超対称標準模型の拡張として有力視されている次最小超対称標準模型と呼ばれる模型の宇宙論的側面に関する研究を行った。この模型ではドメインウォールと呼ばれる壁状の場の配位が宇宙初期に生成され、それが十分長寿命であると宇宙論的に問題となることが知られているが、本研究ではこの模型において導入されるシングレット場のインフレーション中および終了後の発展を注意深く調べることにより、ドメインウォール生成自体が避けられる可能性があることを指摘した。このようなシナリオが可能となるためにはシングレット場の結合定数について低めの値が要請されることを明らかにし、宇宙のバリオン数生成や暗黒物質生成のシナリオがある程度制限され得ることを示した。
上記の研究課題に加えて、超対称性理論に基づくインフレーション模型に関する研究を行い、特にD項と呼ばれるポテンシャルエネルギーを用いて加速膨張を起こすシナリオを詳細に調べた。近年、理論を定義するケーラーポテンシャルが非自明な構造を持つ場合、観測結果とよく一致するような予言をもたらすD項ポテンシャルが得られる可能性が指摘されているが、本研究では先行研究で提案されていた模型をより詳細に解析すると共に、これを一般化し、ほぼ平坦なD項ポテンシャルによってインフレーションが起きたことを要請すると、ケーラーポテンシャルの構造が特定の形に絞り込まれることを示した。
また、昨年度に引き続きアクシオン暗黒物質に関する研究も並行して行った。特に、インフレーション終了後にストリングやドメインウォールといった位相欠陥が生成されるようなシナリオに着目し、様々な理論的要請を満たしつつ暗黒物質を説明するようなパラメター領域を求め、幾つかの代表的なアクシオン模型に対して暗黒物質存在量から予言されるパラメター領域と将来の実験感度との比較を行い、その検証可能性を議論した。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 4件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] CTPU, Institute for Basic Science(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      CTPU, Institute for Basic Science
  • [国際共同研究] Lancaster University/IPPP, Durham University(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Lancaster University/IPPP, Durham University
  • [国際共同研究] Deutsches Elektronen-Synchrotron(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Deutsches Elektronen-Synchrotron
  • [雑誌論文] Possible resolution of the domain wall problem in the NMSSM2016

    • 著者名/発表者名
      Anupam Mazumdar、齋川賢一、山口昌英、横山順一
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 93 ページ: 025002 1-8

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.93.025002

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Axion dark matter in the post-inflationary Peccei-Quinn symmetry breaking scenario2016

    • 著者名/発表者名
      Andreas Ringwald、齋川賢一
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 93 ページ: 085031 1-13

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.93.085031

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Gravitational waves from domain walls in the next-to-minimal supersymmetric standard model2015

    • 著者名/発表者名
      門田健司、川崎雅裕、齋川賢一
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 10 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2015/10/041

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] NMSSMにおけるドメインウォール問題について2016

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一
    • 学会等名
      日本物理学会 第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-03-21
  • [学会発表] Evolution of topological defects in the early universe and its implications for physics beyond the standard model2015

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一
    • 学会等名
      Fellows workshop
    • 発表場所
      Deutsches Elektronen-Synchrotron, Hamburg, Germany
    • 年月日
      2015-11-10
    • 国際学会
  • [学会発表] Cosmological aspects of the next-to-minimal supersymmetric standard model2015

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一
    • 学会等名
      DESY theory workshop
    • 発表場所
      Deutsches Elektronen-Synchrotron, Hamburg, Germany
    • 年月日
      2015-10-01
    • 国際学会
  • [学会発表] 次最小超対称標準模型に対する宇宙論的制限2015

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一
    • 学会等名
      基研研究会 素粒子物理学の進展 2015
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-09-14
  • [学会発表] Cosmological aspects of the next-to-minimal supersymmetric standard model2015

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一
    • 学会等名
      RESCEU-APCosPA Summer School on Cosmology and Particle Astrophysics
    • 発表場所
      伊東園ホテル鬼怒川グリーンパレス(栃木県日光市)
    • 年月日
      2015-08-02
    • 国際学会
  • [学会発表] Gravitational waves from domain walls in the next-to-minimal supersymmetric standard model2015

    • 著者名/発表者名
      齋川賢一
    • 学会等名
      PASCOS2015
    • 発表場所
      International Center for Theoretical Physics, Trieste, Italy
    • 年月日
      2015-06-30
    • 国際学会
  • [備考] 東京工業大学理工学研究科基礎物理学専攻宇宙物理学理論グループホームページ

    • URL

      http://www.th.phys.titech.ac.jp/cosmo/

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公開日: 2016-12-27   更新日: 2022-02-07  

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