| 研究課題/領域番号 |
16K17712
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| 研究機関 | 群馬工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
渡邉 悠貴 群馬工業高等専門学校, 一般教科(自然), 准教授 (80644731)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 宇宙物理（理論） / 初期宇宙 / インフレーション宇宙 / 原始重力波 / 非可換ゲージ場 |
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| 研究実績の概要 |
インフレーション宇宙において、非可換ゲージ場が非自明な一様等方解を持つことが知られている。一方、インフレーションを起こすスカラー場が非自明な運動項を持つ可能性がある。2種類の場に共通する対称性はシフト対称性であり、スケール不変な曲率揺らぎを生成するために重要な役割を果たす。
本研究では、インフレーション宇宙に一様等方な非可換ゲージ場と非自明な微分相互作用項を持つスカラー場が存在すると仮定し、シフト対称性を持つ低エネルギー有効理論を考えた。このような理論モデルではスカラー場と重力場が微分結合する補正項が現れ、インフレーション中に生成される曲率揺らぎと重力波揺らぎを定量的に示した。曲率揺らぎと重力波揺らぎのスペクトルが持つスケール不変性とガウス統計性からのずれを調べることにより、宇宙マイクロ波背景放射などの観測データから理論のパラメータ領域に制限を得た。本研究で導入された微分重力相互作用項は、曲率揺らぎに影響を与えず、重力波揺らぎの性質にのみ寄与することが明らかになった。
この成果により、インフレーション宇宙における素粒子像に新たな光が当てられ、非可換ゲージ場と微分相互作用するスカラー場が初期宇宙に果たしうる役割が明らかにされた。
宇宙マイクロ波背景放射の偏光成分の観測は、宇宙電波望遠鏡を用いて飛躍的に進むことが期待されており、本研究で構築した理論モデルの精緻な検証をすることができる見通しである。
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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
本年度は前年度から引き続いて研究実施計画にもとづき、インフレーション宇宙における素粒子標準模型を超えた枠組みの非可換ゲージ場と微分相互作用するスカラー場を含む理論模型において、定量的に観測可能量を調べた。その中で微分重力結合した項の効果を定量的に示した。これらの結果は研究論文としてまとめ、発表準備中である。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は上述の研究実績を論文として発表する予定である。また、共同研究者である小松英一郎教授（独マックス・プランク宇宙物理学研究所）の研究グループを訪問し、本研究課題の達成度を高めていく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウイルス蔓延の影響で、海外渡航が制限されていたため。研究期間を延長したことに伴い、国際共同研究を継続させる予定である。研究成果を発表する費用、ソフトウェアを含む計算機器の更新と渡航滞在費などに使用する予定である。
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