Multifaceted Study of the Physics of the Inflationary Universe

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Why does the Universe accelerate? - Exhaustive study and challenge for the future -
• Project/Area Number: 15H05888
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The University of Tokyo (2018-2019); Kyoto University (2015-2017)
• Principal Investigator: Sasaki Misao 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任教授 (70162386)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横山 順一 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (50212303) ; 高橋 智 佐賀大学, 理工学部, 准教授 (60432960) ; 山口 昌英 東京工業大学, 理学院, 教授 (80383511)
• Project Period (FY): 2015-06-29 – 2020-03-31
• Keywords: インフレーション宇宙 / 量子揺らぎ / 原始ブラックホール / 修正重力理論 / 宇宙の構造形成 / 超重力理論 / 観測的宇宙論

Outline of Final Research Achievements

It is known that cosmic inflation explains the observational data very well, but we have no knowledge of the inflaton that caused inflation. In this project, we carried out multifaceted studies of inflation by taking into accout observational constaints as well as theoretical constraints, and obtained numerous novel results. One of the most important results we obtained in our project is the proposal of the primordial black holes (PBHs)=cold dark matter (CDM) scenario, where PBHs are the black holes formed in the early universe when it was still very hot and dense, from large curvature perturbations produced during inflation. This scenario may be tested in the near future by gravitational wave observations, and it will be a huge step toward full a understanding of the origin of inflation if confirmed.

Free Research Field

相対論・宇宙論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

宇宙誕生の直後，時間にして100億x100億x100億分の一秒の頃の宇宙の急激な加速膨張をインフレーションという。しかし何がインフレーションを起こしたかは全くわかっていない。本研究では，この答えに近づくべく多面的にインフレーション宇宙論の研究を進めた。その結果，インフレーションの元となり得る理論の明快な分類，インフレーション宇宙起源の揺らぎがブラックホールとなり，それが現在の宇宙の暗黒物質となる可能性の指摘，インフレーション後の宇宙の熱化過程の解析と，それによる新たな熱化過程の提唱などの成果をあげた。これらによって宇宙の起源についての知見がますます深まった。