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2014 年度 実施状況報告書

Modified Supergravity Models of Cosmological Inflation and Particle Production in Early Universe

研究課題

研究課題/領域番号 26400252
研究機関首都大学東京

研究代表者

SERGEI V.Ketov  首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (70347269)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2019-03-31
キーワードinflation / modified gravity / supergravity / dark energy / string theory
研究実績の概要

1つのカイラル超場によって、Linde型のカオティックインフレーション及びStarobinsky型のインフレーションを記述する、超重力理論を用いた新しいモデルを提唱した。Large fieldインフレーション中に正の真空エネルギーを得るのに重要なアイデアとしては、(a) ケーラーポテンシャルを修正することで複素インフラトンの実部及び虚部を安定化させること、(b) スカラーポテンシャルにおいて多項式スーパーポテンシャル由来のcrossing termを用いること、である。提唱したインフレーションモデルはシフト対称性をもったminimal なケーラーポテンシャルを出発点として構築されており、no-scale超重力の場合に拡張されている。
更に私達はrigid supersymmetry でF-termに似た(ほぼ)任意の1つの場のインフレーションスカラーポテンシャルを生む、1つのchiral matter superfieldをで記述されたより広範な超重力理論モデルも提唱した。これらのスカラーポテンシャルは(我々の近似では)半正定値であり、またインフレーションの終期に超対称性を保持しうる。実際のインフラトンの唯一のスカラー超対称粒子はケーラーポテンシャルの高次元項によって安定化される。
クインテセンスモデルと双対な重力理論の記法であるf(R)重力関数を二次の(Linde型の)スカラーポテンシャル、正の宇宙項という条件下で導出した。初期宇宙でカオティックインフレーションに関わる大曲率状態では、f(R)重力はループ補正を加えたStarobinsky インフレーションモデルによく近似されることが分かった。また現在の宇宙のダークエネルギーに関わる小曲率状態では、f(R)重力関数は正の宇宙項をもったEinstein-Hilbertの重力関数に帰着することが示された。

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

The main research objectives of the first year of our research were achieved in part due to significant advances of our research made in the previous years. They made possible for us to get new and viable models of cosmological inflation in early universe over the last year, by using most economic theoretical models in four-dimensional N=1 supergravity. It is worth mentioning that this area of theoretical research is highly competitive both in Japan and worldwide.
We explicitly calculated the inverse transformation from a scalar-tensor gravity to the dual f(R) gravity theory and applied it for studying quantum (matter) corrections in Starobinsky inflationary model. We extended the Starobinsky inflation to N=2 extended supergravity for the first time. It represents an important step towards a construction of inflationary models in string theory and with extra dimensions.
As regards realizing cosmological inflation in string theory, our progress was rather limited so far, despite of our considerable efforts.

今後の研究の推進方策

To get progress in theoretical description of inflation in string theory, more of our efforts and more of our cooperation with some leading researchers in string theory are needed. We already started joint research with our colleagues in Montpellier (France) and UCLA (Los Angeles, USA) in this direction, and further intensified joint research with our colleagues at the IPMU at the University of Tokyo.
As a simplified approach to realizing inflation in string theory, we are going to construct and investigate in detail two-(scalar)-field inflationary models, by using non-minimal couplings of those scalar fields to the Starobinsky gravity. It is going to be a new and original approach.
Next, we plan to get new applications of the inverse transform (from scalar-tensor gravity to f(R) gravity) towards getting new viable inflaton scalar potentials via the reconstruction procedure out of the observational data. This should give new insights into quantum (matter) corrections to the Starobinsky model.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] The f(R) gravity function of the Linde quintessence2014

    • 著者名/発表者名
      Sergei V. Ketov, Natsuki Watanabe
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 741 ページ: 242-245

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2014.12.047

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Generic scalar potentials for inflation in supergravity with a single chiral superfield2014

    • 著者名/発表者名
      Sergei V. Ketov, Takahiro Terada
    • 雑誌名

      JHEP

      巻: 1412 ページ: 062

    • DOI

      10.1007/JHEP12(2014)062

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Inflation in supergravity with a single chiral superfield2014

    • 著者名/発表者名
      Sergei V. Ketov, Takahiro Terada
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 736 ページ: 272-276

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2014.07.036

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] High Energy Physics from Early Universe to Modern Colliders2015

    • 著者名/発表者名
      Sergei V. Ketov
    • 学会等名
      Chulalongkorn University, public lecture
    • 発表場所
      「 Bangkok(Thailand)」
    • 年月日
      2015-01-22
    • 招待講演
  • [学会発表] Minimal models of inflation in supergravity and type II strings2015

    • 著者名/発表者名
      Sergei V. Ketov
    • 学会等名
      4th Bangkok Workshop on High Energy Theory
    • 発表場所
      「 Bangkok(Thailand)」
    • 年月日
      2015-01-19 – 2015-01-23
  • [学会発表] Natural inflation and universal hypermultiplet2014

    • 著者名/発表者名
      Sergei V. Ketov
    • 学会等名
      DESY Theory Workshop
    • 発表場所
      「 Hamburg(Germany)」
    • 年月日
      2014-09-23 – 2014-09-26
  • [学会発表] Minimal models of inflation in supergravity and superstrings2014

    • 著者名/発表者名
      Sergei V. Ketov
    • 学会等名
      Quantum Field Theory and Gravity
    • 発表場所
      「 Tomsk(Russia)」
    • 年月日
      2014-07-28 – 2014-08-03

URL: 

公開日: 2016-05-27  

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