宇宙論的背景重力波による超高エネルギー物理の開拓

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2022年度の初めは、前年度末にまとまりつつあった縮退高階微分スカラー・テンソル理論、および、テンソル2自由度理論の観測制限に関する論文を執筆し、両論文とも出版されました。さらに、共著によるレビュー論文の執筆も行いました（査読中）。その後、予定通り、高次のゲージ理論の自発的対称性の破れから生まれる宇宙論的位相欠陥である、テクスチャの進化を追うための場の理論的シミュレーションコードの開発を行いました。ひとまずは SU(2) テクスチャのコードを作成し、O(4) テクスチャについては式のまとめまで行いました。この開発の過程で、場の理論的シミュレーションコードを用いた新たな研究を二つ創出しました。一つは、JHEP 02 (2020) 058, JHEP 09 (2020) 054 では 2 種類の異なる性質を示す宇宙紐が生まれ、それぞれが絡み合うことで複雑なネットワーク構造を作り出すことを示しました。今回は、そのとき無視した Josephson 結合項を考慮することで、それぞれの宇宙紐の張力の強弱の関係から、一方の宇宙紐がドメインウォールのように振る舞うことを見出しました。このモデルをアクシオンに適用すると、ドメインウォール問題を解決できる可能性があります。もう一つの研究は、ドメインウォールによる複屈折に関する研究です。CMB の観測データから複屈折の存在が示唆されていますが、これをドメインウォールから説明する試みです。double-well ポテンシャルを持つ実スカラー場のシミュレーションを行って異時刻相関関数を計算し、これを複屈折角度のパワースペクトルにするのと同時に、ドメインウォール由来の温度揺らぎの角度パワースペクトルと背景重力波のスペクトルを計算しました。これにより、CMB の観測と背景重力波の観測を組み合わせてドメインウォール由来の複屈折に制限を与えることができます。