非ガウス性から探る密度揺らぎの起源と進化

2013 年度 実績報告書

• 研究領域: 背景放射で拓く宇宙創成の物理―インフレーションからダークエイジまで―
• 研究課題/領域番号: 24111702
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 高橋 史宜 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (60503878)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 密度揺らぎ / 宇宙背景輻射 / インフレーション

研究概要

Planckの観測発表を受け、密度揺らぎの非ガウス性に対する制限は非常に厳しいものとなった。そこで、カーバトンなどのspectator field模型が満たすべき条件を観測結果発表直後に調べあげ論文として発表した。更に、QCDアクシオンがつくる等曲率ゆらぎとその非ガウス性を解析的及び数値的に求め、この厳しい制限を用いてアクシオンとインフレーションスケールに制限を導くことができた。また等曲率揺らぎの制限を避けるために、QCDアクシオンがインフレーション中に非常に重くなる理論的可能性を追求した。一方、Planck衛星の観測結果を受け、Polynomical chaotic inflationを４次元超重力理論の枠組みで構築した。更に、ごく最近発表のあったBICEP2の結果を説明するHiggs chaotic inflationおよびmulti-natural inflation模型を提唱した。特に、後者においては、通常作るのが非常に困難である大きなrunning spectral indexが生成可能であることを具体的に示し、Planckとのtensionを解く可能性を論じた。このように、現在の宇宙の揺らぎの起源を探ることを第一の目的として研究を進めてきた結果、新しい観測結果と合わせ、その起源の可能性をかなり絞り込むことができた。更に、暗黒物質の有力な候補であるQCDアクシオンに対する制限が非常に厳しいということも、BICEP2の発表後、世界に先駆けて発表することができた。従って、この研究において、学術的な成果を確実にあげ、かつ熾烈な研究競争に勝ったといえる。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] 7 keV sterile neutrino dark matter from split flavor mechanism (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Ishida, Kwang Sik Jeong and Fuminobu Takahashi
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 732 ページ: 196-200
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2014.03.044
  • 査読あり
• [雑誌論文] The 7 keV axion dark matter and the X-ray line signal (2014)
  • 著者名/発表者名: Tetsutaro Higaki, Kwang Sik Jeong and Fuminobu Takahashi
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 733 ページ: 25-31
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2014.04.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Moduli-induced Baryogenesis (2014)
  • 著者名/発表者名: Koji Ishiwata, Kwang Sik Jeong and Fuminobu Takahashi
  • 雑誌名: JHEP 巻: 1402 ページ: 062, 28 pages
  • DOI: 10.1007/JHEP02(2014)062
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chaotic Inflation with Right-handed Sneutrinos after Planck (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazunori Nakayama, Fuminobu Takahashi, Tsutomu T. Yanagida
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 730 ページ: 24-29
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2014.01.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Axions as Hot and Cold Dark Matter (2014)
  • 著者名/発表者名: Kwang Sik Jeong, Masahiro Kwasaki and Fuminobu Takahashi
  • 雑誌名: JCAP 巻: 1402 ページ: 046 & 17pages
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2014/02/046
  • 査読あり
• [雑誌論文] Longevity Problem of Sterile Neutrino Dark Matter (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Ishida, Kwang Sik Jeong, Fuminobu Takahashi
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 731 ページ: 242-247
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2014.02.048
  • 査読あり
• [雑誌論文] New inflation in supergravity after Planck and LHC (2013)
  • 著者名/発表者名: Fuminobu Takahashi
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 727 ページ: 21-26
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2013.10.026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cosmological constraints on axionic dark radiation from axion-photon conversion in the early Universe (2013)
  • 著者名/発表者名: Tetsutaro Higaki, Kazunori Nakayama, Fuminobu Takahashi
  • 雑誌名: JCAP 巻: 1309 ページ: 030&17pages
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2013/09/030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-interacting Dark Radiation (2013)
  • 著者名/発表者名: Kwang Sik Jeong, Fuminobu Takahashi
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 725 ページ: 134-138
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2013.07.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polynomial Chaotic Inflation in Supergravity (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazunori Nakayama, Fuminobu Takahashi, Tsutomu T. Yanagida
  • 雑誌名: JCAP 巻: 1308 ページ: 038&18pages
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2013/08/038
  • 査読あり
• [雑誌論文] Suppressing Isocurvature Perturbations of QCD Axion Dark Matter (2013)
  • 著者名/発表者名: Kwang Sik Jeong, Fuminobu Takahashi
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 727 ページ: 448-451
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2013.10.061
  • 査読あり
• [雑誌論文] Moduli-induced Axion Problem (2013)
  • 著者名/発表者名: Tetsutaro Higaki, Kazunori Nakayama, Fuminobu Takahashi
  • 雑誌名: JHEP 巻: 1307 ページ: 005&20pages
  • DOI: 10.1007/JHEP07(2013)005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Isocurvature Constraints and Anharmonic Effects on QCD Axion Dark Matter (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kobayashi, Ryosuke Kurematsu, Fuminobu Takahashi
  • 雑誌名: JCAP 巻: 1309 ページ: 032&23pages
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2013/09/032
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Parallel World in the Dark (2013)
  • 著者名/発表者名: Tetsutaro Higaki, Kwang Sik Jeong and Fuminobu Takahashi
  • 雑誌名: JCAP 巻: 1308 ページ: 031&18pages
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2013/08/031
  • 査読あり
• [雑誌論文] Axionic Co-genesis of Baryon, Dark Matter and Dark Radiation (2013)
  • 著者名/発表者名: Kwang Sik Jeong, Fuminobu Takahashi
  • 雑誌名: JHEP 巻: 1304 ページ: 121 & 17pages
  • DOI: 10.1007/JHEP04(2013)121
  • 査読あり
• [学会発表] Moduli-induced Baryogenesis
  • 著者名/発表者名: Fuminobu Takahashi
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 東海大学 湘南キャンパス
• [学会発表] Extended Natural Inflation
  • 著者名/発表者名: Fuminobu Takahashi
  • 学会等名: APC-YITP collaboration: mini-workshop on gravitation and cosmology
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所
• [学会発表] Cosmological implications for SUSY and its breaking
  • 著者名/発表者名: Fuminobu Takahashi
  • 学会等名: SUSY: Model-building and Phenomenology
  • 発表場所: 東京大学 Kavli IPMU
  • 招待講演
• [学会発表] Planck implications for high energy physics
  • 著者名/発表者名: Fuminobu Takahashi
  • 学会等名: String pheno 2013
  • 発表場所: DESY, Hamburg, Germany
  • 招待講演
• [学会発表] Precision cosmology meets particle physics
  • 著者名/発表者名: Fuminobu Takahashi
  • 学会等名: Higgs and Beyond
  • 発表場所: 東北大学
  • 招待講演