宇宙項の起源の候補としての自己相互作用スカラー場に対する観測量からの制限

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14540271
• 研究機関: 琉球大学
• 研究代表者: 八尋 正信 琉球大学, 理学部, 教授 (40300537)
• 研究分担者: 梶野 敏貴 国立天文台, 理論天文学研究系, 助教授 (20169444) ; 神里 常雄 琉球大学, 理学部, 助教授 (60045002)
• キーワード: 宇宙項 / Quintessence / Brane-world宇宙論 / ビッグバン元素合成 / 宇宙背景輻射 / IA型超新星の観測 / 実証論的宇宙論

研究概要

本研究は、宇宙項の起源をQuintessence(自己相互作用スカラー場モデル)モデルとRandall-Sundrumモデル(5次元宇宙論)の視点から解明していく。宇宙の進化のあり方は三つの観測量(ビッグバン元素合成・宇宙背景輻射・IA型超新星の観測)によって規定されている。まず、Quintessenceモデルを用いてこれらの観測量を総合的に分析し、宇宙項の基本的性質を明確にした。特に、宇宙項を担うエネルギー体は-0.6から-1の範囲のW(圧力とエネルギー密度の比)を取りえ、-1の時に宇宙項と解釈できる。また、Ratra型自己相互作用では、上記の性質を再現するのが困難であることを解明した。
一方、Randall-Sundrumモデルによる宇宙進化は標準宇宙論のそれからいくつかの点において異なる。この特徴が観測量にどのように反映するかを検討し、Brane-world的世界観が観測量と矛盾しないことを示し、以下の点を解明した。
1.Brane-world宇宙論では、有限の宇宙項が自然にでてくる。しかし、それはfine tuningの結果であり、このfine tuningを可能にする指導原理の解明が必要である。その一つの可能性として、量子効果について議論した。
2.5次元重力理論の基本パラメータである5次元質量の下限を、ビッグバン元素合成から定めた。
3.Brane-world宇宙論では、dark radiationと呼ばれる項を持つ。この項の大きさの上下限をビッグバン元素合成から定め、宇宙進化の初期条件に対する制限を与えた。

研究成果

• [文献書誌] Y.Yahiro, G.J.Mathews, K.Ichiki, T.Kajino, M.Orito: "Constraints on cosmic quintessence and quintessential inflation"Physical Review. D65. 063502 (2002)
• [文献書誌] K.Ichiki, M.Yahiro, T.Kajino, M.Orito, G.J.Mathews: "Observational constraints on dark radiation in brane cosmology"Physical Review. D66. 043521 (2002)
• [文献書誌] I.Brevik, K.Ghoroku, S.D.Odintsov, M.Yahiro: "Localization of gravity on brane embedded in AdS5 and dS5"Physical Review. D66. 064016 (2002)
• [文献書誌] K.Ghoroku, M.Yahiro: "Origin of small cosmological constant in brane world"Physical Review. D66. 124020 (2002)
• [文献書誌] K.Ogata, M.Yahiro, Y.Iseri, M.Kamimura: "Determination of S(17) from Be7(d, n)8B reaction : CDCC analyses based on three-body model"Physical Review. C67. 011602 (2003)