宇宙論的相転移由来の重力波観測による素粒子理論の探索と検証

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本研究は、宇宙論的一次相転移により生成される重力波の将来観測を通じて、素粒子標準模型を超える新しい模型の検証を試みるものです。興味深いことに、宇宙論的一次相転移はCP対称性の破れが存在すると、重力波のみでなく、バリオン非対称性を生成することができます。宇宙論的一次相転移を用いて、標準模型を超える新しい物理を検証する足がかりとして、一次相転移から生成されるバリオン非対称性に関する研究についても精力的に行いました。多くの電弱バリオジェネシスと呼ばれるシナリオでは、電弱対称性の破れに準ずる電弱相転移に焦点を絞って議論されています。ところが、素粒子標準模型にバリオン数やレプトン数を持つ新たなフェルミオンが導入された模型では、電弱相転移とは異なる新たな宇宙論的一次相転移によってバリオン非対称性が生成できることを示しました。また、その拡張された模型において、研究目的であった重力波の信号を具体的に導き、重力波が将来観測可能であることを示しました。当初の研究計画では、Peccei-Quinn対称性の破れに準ずる宇宙論的相転移から生成される重力波についても着目しておりました。ところが、一次相転移により生成される重力波から得られる制限に比べ、アクシオン星と呼ばれる天体に対する重力マイクロレンズの観測により得られる制限が、一般的かつ強い制限となることが期待されました。そこで、様々な重力マイクロレンズの観測結果を用いて、アクシオン星に対する重力マイクロレンズの制限を、アクシオン星と光源の星の有限サイズ効果を考慮した上で導きました。