| 研究課題/領域番号 |
14J04236
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
山田 悠介 早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-25 – 2016-03-31
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| キーワード | 超重力理論 / 宇宙物理学 |
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| 研究実績の概要 |
２６年度は物質場を含む超重力理論に基づく初期宇宙におけるインフレーションモデルの構築を中心に研究を行った。
１つは超対称性の破れによるインフレーションへの影響の研究である。超対称性は現在の宇宙で破れていなければならないが、その破れは超重力的相互作用を通して、インフレーションを起こすスカラー場であるインフラトンのダイナミクスに影響を与える可能性がある。本研究では超重力ラグランジアンを特徴付けるケーラーポテンシャルの構造に注目し、その構造により超対称性の破れのインフレーションに対する影響が増大、または抑制されることを示した。その中でもプランク衛星の観測結果と整合的なスカラーテンソル超重力モデルは超対称性の破れの影響が抑制されるという興味深い結果も得ている。
また、高階微分項を含む超重力理論についての研究も行った。１つは重力の高階微分を含む超対称スタロビンスキーモデルにおける、インフレーション後の宇宙の再加熱過程の解析である。インフラトンが重力由来の自由度であるため、物質場との結合がほぼ一意的に決まり、従って再加熱温度が決定されることを示した。２つ目として物質場に対する高階微分項を含むインフレーションモデルの構築も行った。物質場を含む超対称多重項であるカイラル多重項は、ケーラーポテンシャルに含まれていなければ運動項が現れず、物理的自由度にならないと考えられてきた。しかし、超対称高階微分項にカイラル多重項の運動項が含まれていることに着目し、高階微分項は持つがケーラーポテンシャルに含まれないカイラル多重項によるインフレーションモデルを初めて提案した。高階微分項に由来するインフラトンの運動項は非自明な形をしていることから、そのモデルの予言する宇宙論的に高い予言能力をもつことを示した。
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| 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
今年度は物質場を含む修正超重力理論におけるインフレーション理論の性質について多くの重要な性質を示すことができた。
超対称性の破れによるインフレーションへの影響について、ケーラーポテンシャルの構造に注目して分類するという研究はこれまでになかった新しい手法である。特にスカラーテンソル超重力モデルに関する性質は、モデルの詳細に依存しない性質であることも示している。
また、超対称スタロビンスキーモデルの再加熱についての研究に関しても、物質場とインフラトンの結合の性質を明らかにし、モデルの予言する再加熱過程の観測的整合性に関して論じた。
さらに物質場に対する超対称高階微分項に関して、これまでに注目されていなかった性質に注目し、これまで提案されてこなかった新しいタイプのインフレーションモデルを構築した。そのモデルの予言する宇宙論パラメータが非常に特徴を示すことができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後はゲージ場が超対称高階微分項を含むようなタイプの修正超重力理論についての性質を明らかにしていく。ゲージ場の高階微分項を含む拡張としてDirac-Born-Infeld (DBI)作用が知られている。超対称なDBI作用の性質を特にインフレーションの観点から明らかにしていく。
また、超対称スタロビンスキーモデルにおける超対称性の破れに関しても調査する。報告者らが示した、物質場とインフラトンの結合が非常に特殊なものになる性質に注目し、このモデルにおける超対称性の破れを考察する。それにより、超対称性の破れに起因する標準理論粒子の超対称パートナーの質量、結合定数などを決定し、素粒子現象論的な観点からその性質を明らかにする。
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