2003 Fiscal Year Annual Research Report
宇宙環境中での一次相転移ダイナミックスと電弱バリオン生成
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13640255
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
吉村 太彦 東京大学, 宇宙線研究所, 教授 (70108447)
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| Keywords | トンネル現象 / 宇宙の相転移 / 電弱相転移 / 電弱バリオン生成 |
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| Research Abstract |
熱平衡状態にある環境と相互作用のある、小さな自由度の系の挙動、特にその時間変化を本年度の研究課題とした。特に、この系が1次元のポテンシャルで記述され、かつトンネル効果を引き起こしうる準安定状態にあるとき、トンネル現象が環境との相互作用により、どのように引き起こされるか、を実時間形式(Feynmam-Vernonの汎関数法)を用いて、量子力学の第1原理と矛盾しない定式化により調べた。特に、準安定状態のエネルギーが低い初期状態から出発するとき、1次元量子系のよく知られた結果では指数因子によりトンネル確率が小さい。しかし、熱環境との相互作用により、1次元系が高いエネルギー状態に励起されてから、トンネル現象が起こることにより、トンネル確率が増大する機構を見いだした。さらに、時間変化に関して、相互作用の強さに逆比例する早い時間スケールで1次元系のトンネル現象が起こることを確かめた。このような増幅は有限時間のうちに起こるが、無限時間経過後の確率変化率はユークリッド法に基づく、準平衡系のよく知られた計算結果に近づく。従って、この有限時間効果はユークリッド法では予測できない効果である。以上の効果をEnviroment-driven Excited Tunnelingと呼ぶことを提案するともに、この効果が宇宙の相転移に与える影響を調べた。通例、2次の相転移は、空間的に一様なヒッグスポテンシャル(正確には、一部の環境効果を取り入れた自由エネルギーであり、ヒッグス場はオーダーパラメータの役割を果たす)が宇宙環境温度の低下による局所ミニマムの変化とともに起こるが、そのときの相転移の起こる時間スケールはハッブルの宇宙時間程度である。しかし、上記効果によるトンネル現象はより早いプロセスであることを具体的に確かめた。この効果の重要な応用は、電弱バリオン生成であり、特にバリオン生成がどの程度促進されるのかが興味ある課題であり、現在調べ始めている。
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