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2014 年度 実績報告書

重力波宇宙論の創成と展開

研究課題

研究課題/領域番号 23340058
研究機関東京大学

研究代表者

横山 順一  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50212303)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2015-03-31
キーワード宇宙論 / 重力波 / インフレーション / 宇宙マイクロ波背景放射
研究実績の概要

今年度はまず、2014年3月のBICEP2チームによる宇宙論的重力波の極長波長モードの『発見』を受けて、それと整合的なカオティックインフレーションモデルとナチュラルインフレーションモデルを仮定した場合、スペースレーザー干渉計DECIGOによって、その重力波の短波長成分を観測した場合、宇宙の再加熱温度を決定できる範囲を、双方のモデルの場合に、フィッシャー解析によって明らかにした。
また、このような重力波がインフレーション中の量子重力効果ではなく、スカラー場の二次のゆらぎによってできる可能性を検討した。その結果、観測されたような重力波(テンソルゆらぎ)がスカラー場によって生じる場合には、必ず観測値を上回る曲率ゆらぎができてしまうことを明らかにした。
しかしその後BICEP2の結果はダストによる見かけの信号であると考えられるようになり、観測とより整合的なのは、カオティックインフレーションモデルではなく、スカラー曲率の自乗項を用いたスタロビンスキーモデルだということになった。そこで、このモデルの超重力版におけるインフレーション後の宇宙の再加熱機構を詳細に解析し、ビッグバンの温度を明らかにした。
本研究計画のもう一つの目的である、3次元格子上でのスカラー場の進化に伴う重力波生成については、まずインフレーション後にモジュライ問題を解決する有力手段である熱的インフレーションのダイナミクスを解析した。従来、熱的インフレーションはバブルの衝突を伴う一次相転移によって修了し、その際重力波が発生すると考えられてきた。しかし本研究によって、相転移はクロスオーバー型であり、なめらかに起こるので、重力波は生成しないことが明らかになった。またこのコードを用いて大域的相転移後の多成分スカラー場の一様化の際生成する重力波のスペクトルを計算し、これによって宇宙の再加熱温度を測定できることを明らかにした。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 謝辞記載あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 4件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Effects of thermal fluctuations on thermal inflation2015

    • 著者名/発表者名
      Hiramatsu Takashi, Miyamoto Yuhei and Yokoyama Jun'ichi
    • 雑誌名

      JCAP

      巻: 1503 ページ: 024

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2015/03/024

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Reheating processes after Starobinsky inflation in old-minimal supergravity2015

    • 著者名/発表者名
      Terada Takahiro, Watanabe Yuki, Yamada Yusuke, and Yokoyama, Jun'ichi
    • 雑誌名

      JHEP

      巻: 1502 ページ: 105

    • DOI

      10.1007/JHEP02(2015)105

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Can a spectator scalar field enhance inflationary tensor mode?2015

    • 著者名/発表者名
      Fujita Tomohiro, Yokoyama Jun'ichi and Yokoyama Shuichiro
    • 雑誌名

      PTEP

      巻: 2015 ページ: 043E01

    • DOI

      10.1093/ptep/ptv037

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Prospects of determination of reheating temperature after inflation by DECIGO2015

    • 著者名/発表者名
      Kuroyanagi Sachiko, Nakayama Kazunori and Yokoyama Jun'ichi
    • 雑誌名

      PTEP

      巻: 2015 ページ: 013E02

    • DOI

      10.1093/ptep/ptu176

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effects of cosmic strings with delayed scaling on CMB anisotropy2014

    • 著者名/発表者名
      Kamada Kohei, Miyamoto Yuhei, Yamauchi Daisuke, and Yokoyama Jun'ichi
    • 雑誌名

      Physical Review

      巻: D90 ページ: 083502

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.90.083502

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Primordial black holes from temporally enhanced curvature perturbation2014

    • 著者名/発表者名
      Suyama Teruaki, Wu Yi-Peng and Yokoyama, Jun'ichi
    • 雑誌名

      Physical Review

      巻: D90 ページ: 043514

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.90.043514

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Topological inflation from the Starobinsky model in supergravity2014

    • 著者名/発表者名
      Kamada, Kohei and Yokoyama, Jun'ichi
    • 雑誌名

      Physical Review

      巻: D90 ページ: 103520

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.90.103520

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Inflation: 1980-201X2014

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama, Jun'ichi
    • 雑誌名

      PTEP

      巻: 2014 ページ: 06B103

    • DOI

      10.1093/ptep/ptu081

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Discussion for the Future Direction of Inflationary Cosmology2015

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Jun'ichi
    • 学会等名
      B-mode Cosmology Workshop
    • 発表場所
      KEK
    • 年月日
      2015-02-19
    • 招待講演
  • [学会発表] Inflationary Magnetogenesis2014

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Jun'ichi
    • 学会等名
      Primordial Universe After Planck
    • 発表場所
      パリ天体物理学研究所
    • 年月日
      2014-12-17
    • 招待講演
  • [学会発表] Gravitational Waves: Near Future, Far Future2014

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Jun'ichi
    • 学会等名
      CosPA2014
    • 発表場所
      オークランド大学
    • 年月日
      2014-12-11
    • 招待講演
  • [学会発表] 原始重力波直接検出への期待2014

    • 著者名/発表者名
      横山順一
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      佐賀大学
    • 年月日
      2014-09-19
    • 招待講演
  • [学会発表] Prospects of determination of T_R by DECIGO2014

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Jun'ichi
    • 学会等名
      COSMO2014
    • 発表場所
      シカゴ大学会議場
    • 年月日
      2014-08-26
  • [備考] 横山順一教授が日本物理学会論文賞を受賞

    • URL

      https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/news/1900/

  • [備考] 横山順一教授が井上学術賞を受賞

    • URL

      http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/info/3726/

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公開日: 2016-06-01  

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