初期宇宙探査に基づく高エネルギー物理の検証

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K17689
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 浦川 優子 名古屋大学, 理学研究科, 招へい教員 (80580555)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: インフレーション / 宇宙論的摂動 / ゲージ／重力対応 / 超弦理論

研究成果の概要

宇宙初期の加速膨張期であるインフレーション期に生成される原始揺らぎの精密観測を通じた高エネルギー物理の検証、特に、超弦理論（課題１）、ゲージ／重力対応（課題２）、ローレンツ対称性の破れ（課題３）の検証に取り組んだ。課題１では、超弦理論が予言する多様なスピンを持つ粒子がインフレーション宇宙に存在した場合、揺らぎの進化にどのような影響を与え、またどのような観測を通じてその痕跡を探査できるかを調べた。課題２では、ゲージ／重力対応を通じたインフレーション宇宙の新たな理解の構築に取り組み、課題３ではローレンツ対称性の破れの帰結として現れる余剰自由度が、揺らぎの進化にどう影響を与えるのか明らかにした。

自由記述の分野

宇宙物理

研究成果の学術的意義や社会的意義

インフレーション宇宙の典型的なエネルギースケールは、地上実験で到達可能なエネルギースケールよりも遥かに高い。インフレーション宇宙の物理法則を、宇宙の精密観測を通じて明らかにすることは、高エネルギー物理に迫るユニークなアプローチである。
課題１の対象である超弦理論は、自然界の４つの力を統一する究極の理論の最有力候補として期待されているが、その実験的検証は一般に非常に困難である。一方で、スピンが２より大きい高スピン粒子の痕跡を、宇宙の観測を通じて捉えることができれば、超弦理論の直接的な証拠となり得る。本課題を通じて得られた成果は、この実現に向け、重要な一歩を踏み出すものとなった。