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2016 年度 実施状況報告書

Planck時代におけるインフレーション模型およびその再加熱過程の精査

研究課題

研究課題/領域番号 26800121
研究機関東京大学

研究代表者

中山 和則  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (90596652)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワードインフレーション / ヒッグス / 超対称性
研究実績の概要

(1)LHCで発見されたヒッグス粒子の質量から、電弱真空は準安定であることが示唆されている。現在の宇宙では、電弱真空の寿命は宇宙年齢より長いためこれは大きな問題ではないが、初期宇宙から現在に至るまで真空の(準)安定性が保たれているかどうかは非自明である。実際、我々はインフレーション終了後の再加熱期にパラメーター共鳴と呼ばれる現象によりヒッグス場の揺らぎが増幅し、真空が崩壊する可能性があることを指摘した。さらにそれを回避するための条件を詳細に調べた。これは素粒子標準模型における宇宙の進化を記述する上で重要な指標となる。
(2)超重力理論においてはグラビティーノがしばしば宇宙論的問題を引き起こすことが知られている(グラビティーノ問題)。一方、カオティックインフレーションのような高スケールインフレーション模型における非熱的グラビティーノ生成量の評価は、摂動論的な計算が使えないためにこれまで成されていなかった。我々は非摂動的な解析を用いて、より一般のクラスのインフレーション模型におけるグラビティーノ生成量の評価を行い、様々な模型への新たな制限を得た。
(3)ヒッグスインフレーションに代表される、インフラトンが重力との結合を持つような模型における再加熱期の粒子生成の解析を行った。その結果、これまで考えられていたよりも遥かに効率的な粒子生成が起こることを発見し、この種の模型での再加熱の標準的な理解に変更が必要であることを示した。
(4)素粒子標準模型の理論的問題(強いCP問題およびフレーバー階層性の問題)を同時に解決し、かつ暗黒物質、ニュートリノ質量、バリオン非対称性、インフレーションといった現象を全て説明する単純かつ統一的な模型を提案し、フレーバー物理への示唆を調べた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

インフレーション後の粒子生成、特にヒッグスインフレーションの解析において、計画段階では全く予期していなかった新たな現象を発見したことにより、その後の発展にさらなる広がりを見せた。
またグラビティーノ生成の解析は技術的な困難が予想されたが、解析的な評価を得ることに成功した。

今後の研究の推進方策

引き続き、インフレーション後の再加熱期のダイナミクスの解析を行っていく。電弱真空の安定性、グラビティーノやその他粒子生成についてさらなる知見を深めていきたい。同時にインフレーション模型の検証方法について提案をしてきたい。

次年度使用額が生じた理由

次年度に数値計算用のコンピューターの購入を計画しているため。

次年度使用額の使用計画

数値計算用のコンピューターの購入に充てる。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 謝辞記載あり 9件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Institute for Basic Science(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      Institute for Basic Science
  • [国際共同研究] University of Oklahoma(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Oklahoma
  • [雑誌論文] Violent Preheating in Inflation with Nonminimal Coupling2017

    • 著者名/発表者名
      Y.Ema, R.Jinno, K.Mukaida, K.Nakayama
    • 雑誌名

      JCAP

      巻: 02 ページ: 045

    • DOI

      doi:10.1088/1475-7516/2017/02/045

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Affleck-Dine Leptogenesis with Varying Peccei-Quinn Scale2017

    • 著者名/発表者名
      K.J.Bae, H.Baer, K.Hamaguchi, K.Nakayama
    • 雑誌名

      JHEP

      巻: 1702 ページ: 017

    • DOI

      doi:10.1007/JHEP02(2017)017

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Flaxion: a minimal extension to solve puzzles in the standard model2017

    • 著者名/発表者名
      Y.Ema, K.Hamaguchi, T.Moroi, K.Nakayama
    • 雑誌名

      JHEP

      巻: 1701 ページ: 096

    • DOI

      doi:10.1007/JHEP01(2017)096

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Gravitino Problem in Minimal Supergravity Inflation2017

    • 著者名/発表者名
      F.Hasegawa, K.Mukaida, K.Nakayama, T.Terada, Y.Yamada
    • 雑誌名

      Phys. Lett. B

      巻: 767 ページ: 392

    • DOI

      doi:10.1016/j.physletb.2017.02.030

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fate of Electroweak Vacuum during Preheating2016

    • 著者名/発表者名
      Y.Ema, K.Mukaida, K.Nakayama
    • 雑誌名

      JCAP

      巻: 10 ページ: 043

    • DOI

      doi:10.1088/1475-7516/2016/10/043

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Structure of Kahler potential for D-term inflationary attractor models2016

    • 著者名/発表者名
      K.Nakayama, K.Saikawa, T.Terada, M.Yamaguchi
    • 雑誌名

      JHEP

      巻: 1605 ページ: 067

    • DOI

      doi:10.1007/JHEP05(2016)067

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Gravitational Particle Production in Oscillating Background and Its Cosmological Implications2016

    • 著者名/発表者名
      Y.Ema, R.Jinno, K.Mukaida, K.Nakayama
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 94 ページ: 063517

    • DOI

      doi:10.1103/PhysRevD.94.063517

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electroweak Vacuum Stabilized by Moduli during/after Inflation2016

    • 著者名/発表者名
      Y.Ema, K.Mukaida, K.Nakayama
    • 雑誌名

      Phys. Lett. B

      巻: 761 ページ: 419

    • DOI

      doi:10.1016/j.physletb.2016.08.046

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nonthermal Gravitino Production after Large Field Inflation2016

    • 著者名/発表者名
      Y.Ema, K.Mukaida, K.Nakayama, T.Terada
    • 雑誌名

      JHEP

      巻: 1611 ページ: 184

    • DOI

      doi:10.1007/JHEP11(2016)184

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Gravitational waves as a probe of physics beyond the standard model2017

    • 著者名/発表者名
      K.Nakayama
    • 学会等名
      Physics in LHC and the early Universe
    • 発表場所
      東京大学(東京都 文京区)
    • 年月日
      2017-01-10 – 2017-01-10
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Moduli-assisted electroweak vacuum2016

    • 著者名/発表者名
      K.Nakayama
    • 学会等名
      Hidden Sector Physics and Cosmophysics
    • 発表場所
      京都大学(京都府 京都市)
    • 年月日
      2016-12-15 – 2016-12-15
    • 国際学会
  • [学会発表] インフレーション理論の現状2016

    • 著者名/発表者名
      K.Nakayama
    • 学会等名
      第6回日大理工・益川塾連携シンポジウム
    • 発表場所
      キャンパスプラザ京都(京都府 京都市)
    • 年月日
      2016-10-05 – 2016-10-05
    • 招待講演
  • [学会発表] Electroweak vacuum stabilized by moduli2016

    • 著者名/発表者名
      K.Nakayama
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年秋期大会
    • 発表場所
      宮崎大学(宮崎県 宮崎市)
    • 年月日
      2016-09-22 – 2016-09-22

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-02-22  

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