Magnetogenesis and the generation of primordial gravitatoinal waves during cosmic inflation

宇宙膨胀过程中的磁作用和原初引力波的产生

• 批准号: 17J09103
• 负责人: 藤田 智弘
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17J09103/
• 关键词: 宇宙論; 宇宙磁場; カイラル磁場効果; 原始重力波; インフレーション理論

初期宇宙で作られた宇宙磁場は、そのまま現在の宇宙まで何もせず残るのではなく、プラズマとの相互作用を通じて発展する。磁場とプラズマの共進化を記述するには磁気流体力学が標準的に使われているが、その中でカイラル磁場効果という新しい現象が近年注目を集めている。それは、温度が高く荷電粒子の質量が無視できる状況において、右巻きと左巻き荷電粒子の数に違いがある（カイラル非対称性）と、その差に比例した誘起電流が流れるという効果である。本年度はこの効果に注目し、共同研究者とともに磁場は全く無いが荷電粒子のカイラル非対称性はあるという初期条件から磁場がどのように生成され、その後どのように発展していくかを数値計算で丹念に調べるとともに、近似的に成り立つ解析的な式を導いた。プラズマ流体のゆらぎ（速度場）が無視できるような状況（レイノルズ数が小さい）では、最近発見されたように Chiral Magnetic Effect assisted inverse cascade という、通常のヘリカル磁場が示す Inverse cascadeとはスケーリングの異なる自己相似解があることを確認した上で、そこに対数補正が入ることを示した。反対に流体の速度場が無視できない状況（レイノルズ数が１よりずっと大きい）では、カイラル非対称性から生成されたヘリカル磁場の発展は、よく知られた通常の Inverse cascade のスケーリングによく乗ることを発見した。この研究によって、宇宙論的な状況のみならず高温下のパリティが破れた系において磁場がどのように生成・発展するかの重要な知見が得られた。原理的には、このカイラル磁場効果だけから磁場生成も可能であるが、より現実的にはカイラル非対称性だけでなく、ヘリカルな磁場も同時に存在する初期条件がもっともらしい。その場合に、どのような磁場が生き残るのかは今後の研究課題としたい。

The early universe was created by the interaction between the universe and the universe. Magnetic field co-evolution is described in the standard of magnetic hydrodynamics, and new phenomena are noted in recent years. The mass of charged particles at high temperature is ignored. The mass of charged particles at high temperature is ignored. This year, the results of this study were noted and co-researchers noted that the magnetic field was completely neutral, the charged particles were not symmetric, the initial conditions were negative, the magnetic field was generated, the later was negative, the development was negative, the numerical calculation was negative, the approximate was negative, the analytical formula was negative. Chiral Magnetic Effect assisted inverse cascade. Usually Chiral Magnetic Field assisted inverse cascade. The velocity field of the opposing fluid is completely ignored (the number of). However, the development of the This research has resulted in important insights into the state of cosmology at high temperatures, including the generation and development of magnetic fields. The principle of magnetic field generation is that the initial conditions for simultaneous existence of magnetic field are: In this case, the magnetic field is generated, and the future research topic is discussed.

项目成果

Statistically Anisotropic Tensor Modes from Inflation

通货膨胀的统计各向异性张量模式

• DOI: 10.1088/1475-7516/2018/07/023
• 发表时间: 2018
• 期刊: JCAP
• 作者: Fujita;Tomohiro and Obata;Ippei and Tanaka;Takahiro and Yokoyama;Shuichiro
• 通讯作者: Shuichiro

Mixed Non-Gaussianity from Axion-Gauge Field Dynamics

轴子规范场动力学的混合非高斯性

• 发表时间: 2018
• 期刊: arXiv:1811.12371
• 作者: Tomohiro Fujita;Ryo Namba;Ippei Obata
• 通讯作者: Ippei Obata

インフレーション中に作られる重力波の振幅と非ガウス性と観測可能性

暴胀过程中产生的引力波的振幅、非高斯性和可观测性

• 发表时间: 2018
• 作者: 藤田智弘;A. Agrawal;小松英一郎;藤田智弘
• 通讯作者: 藤田智弘

インフレーションでの重力波生成と種々の観測量

暴胀过程中引力波的产生和各种可观测值

• 发表时间: 2017
• 作者: 藤田智弘;A. Agrawal;小松英一郎;藤田智弘;藤田智弘
• 通讯作者: 藤田智弘

Statistically Anisotropic Primordial Gravitational Waves from Gauge Field

来自规范场的统计各向异性原初引力波

• 发表时间: 2017
• 作者: 藤田智弘;A. Agrawal;小松英一郎;藤田智弘;藤田智弘;Tomohiro Fujita
• 通讯作者: Tomohiro Fujita