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2019 年度 実績報告書

インフレーション宇宙で探る高エネルギー究極理論の粒子スペクトル

研究課題

研究課題/領域番号 18K13539
研究機関神戸大学

研究代表者

野海 俊文  神戸大学, 理学研究科, 助教 (30709308)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードインフレーション / 非ガウス性 / 有効場理論 / 共形場理論 / 余剰次元 / 大統一理論
研究実績の概要

インフレーション宇宙のエネルギースケールは典型的に10の14乗GeVにも迫り、加速器実験と相補的な高エネルギー実験場になり得ると期待されている。本研究では、低エネルギー有効理論の視点を用いることで、余剰次元模型や大統一理論が予言するインフレーションスケールより重い粒子の探索法、特にそのスピンの同定法、を確立することを目標としていた。主な成果は次の2点である:
(1)量子散乱振幅のユニタリー性などを用いて「低エネルギー有効相互作用の符号と中間状態のスピンの関係」を明らかにすることで、原始密度揺らぎの非ガウス性の符号からインフレーションスケールより重い粒子のスピンを判別できることを示した(この研究成果は神戸大学の大学院生と香港科技大学の大学院生との共著論文としてJHEPより出版した)。この成果は応募当初の目標に他ならず、これをもって研究が完了したと言える。
(2)加速膨張宇宙の対称性を持つスカラー4点関数の一般的基底を与えた。特に、任意のスピンを持つ中間状態により生成される4点関数の関数形を決定した(この研究成果についてチュラロンコン大学院研究員とウィスコンシン大学教授との共著論文を2編JHEPより出版した)。この成果は、加速膨張宇宙における相関関数の紫外完備性など理論の整合性を議論する上で今後有用になると期待される。また、この研究過程で宇宙論と高次元共形場理論、さらには多変数超幾何函数論の関連を見出し、数学者との新たな共同研究も始めた。
これらの成果について国際研究会の招待講演を3件行った。また、関連研究者をオランダから神戸大学に長期で招いたり、台湾で「宇宙論と共形場理論の分野横断型の研究会」を共同開催するなど国際的な研究交流も精力的に行った。そのほか、研究成果(1)の共著者である指導大学院生を国際研究会等に派遣するなど若手の教育にも研究費を活用させていただいた。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 5件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Chulalongkorn University(タイ)

    • 国名
      タイ
    • 外国機関名
      Chulalongkorn University
  • [国際共同研究] Hong Kong Univ. of Sci. and Tech.(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Hong Kong Univ. of Sci. and Tech.
  • [国際共同研究] National Taiwan University/National Tsing Hua University(その他の国・地域(台湾))

    • 国名
      その他の国・地域
    • 外国機関名
      National Taiwan University/National Tsing Hua University
  • [国際共同研究] University of Wisconsin-Madison(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Wisconsin-Madison
  • [国際共同研究] Queen Mary University(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Queen Mary University
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      3
  • [雑誌論文] Momentum space approach to crossing symmetric CFT correlators. Part II. General spacetime dimension2019

    • 著者名/発表者名
      Isono Hiroshi、Noumi Toshifumi、Shiu Gary
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2019 ページ: 1-18

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/JHEP10(2019)183

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Heavy spinning particles from signs of primordial non-gaussianities: beyond the positivity bounds2019

    • 著者名/発表者名
      Kim Suro、Noumi Toshifumi、Takeuchi Keito、Zhou Siyi
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2019 ページ: 1-28

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/JHEP12(2019)107

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Momentum space conformal three-point functions of conserved currents and a general spinning operator2019

    • 著者名/発表者名
      Isono Hiroshi、Noumi Toshifumi、Takeuchi Toshiaki
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2019 ページ: 1-40

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/JHEP05(2019)057

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Unitarity bounds on charged/neutral state mass ratios2019

    • 著者名/発表者名
      Chen Wei-Ming、Huang Yu-tin、Noumi Toshifumi、Wen Congkao
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 100 ページ: 1-8

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevD.100.025016

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Weak Gravity Conjecture from Unitarity and Causality2019

    • 著者名/発表者名
      Hamada Yuta、Noumi Toshifumi、Shiu Gary
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 123 ページ: 1-6

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.123.051601

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] S-matrix unitarity and renormalizability in higher-derivative theories2019

    • 著者名/発表者名
      Abe Yugo、Inami Takeo、Izumi Keisuke、Kitamura Tomotaka、Noumi Toshifumi
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2019 ページ: 1-18

    • DOI

      https://doi.org/10.1093/ptep/ptz084

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Enlarging the Scope of the Cosmological Collider: Beyond the Positivity Bounds2020

    • 著者名/発表者名
      Toshifumi Noumi
    • 学会等名
      Miyazaki Workshop on Particle Physics and Cosmology 2020
    • 招待講演
  • [学会発表] Enlarging the Scope of the Cosmological Collider: Beyond the Positivity Bounds2019

    • 著者名/発表者名
      Toshifumi Noumi
    • 学会等名
      Dutch Theoretical Cosmology Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cosmic inflation as a very high energy particle detector2019

    • 著者名/発表者名
      Toshifumi Noumi
    • 学会等名
      44th Vietnam Conference on Theoretical Physics
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-01-27   更新日: 2022-08-22  

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