| 研究課題/領域番号 |
15J01345
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
小幡 一平 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| キーワード | 原始重力波 / 円偏光成分 / 重力波干渉計 / ゲージ場 / アクシオン |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的はinflation期における素粒子のゲージ場セクターの役割を探求し、それが引き起こす「新規な」物理現象を観測に密着して検証することであった。本年度の研究実施計画に沿って、私はinflation期のアクシオン-ゲージ場相互作用による「円偏光成分を持った」原始重力波の生成機構を検証し、将来の重力波検出器による観測可能性を探査した。
本年度の1つ目の研究成果として、私はinflation期のポテンシャルエネルギーの補正効果を上記のカイラルな原始重力波のスペクトル波形を通して検証できる可能性を新たに提唱した。そして、この様な補正効果の痕跡が将来打ち上げが計画されているDECIGOやBBOミッションといった衛星型重力波干渉計で実際に観測される可能性があることも指摘した。本成果は論文で発表し、Physical Review Dに掲載された。
2つ目の研究成果として、私は超弦理論から得られる低エネルギー有効作用に基づいたアクシオン-ゲージ場相互作用をinflation期に導入し、様々な円偏光成分の大きさを持った原始重力波が生成される可能性を提唱した。そして、これも先の研究結果と同じく、実際にDECIGOやBBOミッションなどで観測される可能性があることを指摘した。本成果は論文で発表し、現在JCAPで査読中である。いずれの研究成果も原始重力波の「偏光成分」が将来の重力波観測で検証可能であることを意味しており、宇宙初期の高エネルギー理論の探査に新たな進展をもたらしたことに意義がある。
また学会活動に関して、本年度は国内学会で2度、国際学会で4度口頭で研究発表を行った。さらに、立教大学理論物理学研究室と埼玉大学素粒子論研究室に招待され、自身の研究内容に関連したセミナー発表を行った。
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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
研究実績の概要欄で述べた通り、今年度は本研究に関する2本の学術論文を投稿し、継続的に研究成果をあげることができた。また、うち1本は単著であり、自力で論文を書き上げる力をつけることができた。
今年度は計6回学会で自身の研究を発表し、関連した研究を行う多くの研究者と議論することができた。そこでの積極的な活動が幸いし、立教大学理論物理学研究室と埼玉大学素粒子論研究室に招待され、自身の研究に関してセミナー発表をする機会を得た。また、ドイツのハイデルベルグ大学とDESY研究所、オランダのユトレヒト大学にも滞在してセミナーなどを行い、研究の理解を深めることができた。
以上の進捗状況から、概ね順調に進んでいると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後も一貫して宇宙初期のゲージ場の役割を調査し、生成される原始重力波の偏光成分を観測に密着して検証する予定である。これまでは、inflation期のアクシオン-ゲージ場相互作用から生成される「円偏光成分」を持つ原始重力波の生成機構に焦点を当ててきた。今後はinflation期のゲージ場の成長によって空間が非等方的に膨張する際に生成される「線偏光成分」を持った原始重力波の生成機構にも着眼を当てて研究を進める。inflation期に空間が非等方的に膨張すると、生成される原始密度揺らぎに統計的非等方性が生まれることが知られている。しかしながら、現在までの宇宙背景放射の観測からその痕跡は確認されておらず、モデルのパラメータに厳しい制限がおかれている。このような問題点から、今後はこの非等方性が観測するスケールに依存して現れるようなinflationモデルを検証し、それに伴って生成される原始重力波の線偏光成分の重力波干渉計による観測可能性を探査する。
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