最新の素粒子実験及び宇宙観測に基づく初期宇宙論の展開

点击翻译按钮获取中文摘要

今年度は、暗黒物質(DM)をはじめ様々な分野において研究を行った。DMは少なくとも重力的に他の粒子と相互作用することが分かっているため、筆者は共同研究者とともに重力の影響のみからDMが生成される場合について議論した。特にDMの質量がインフラトン質量よりも小さい場合にはインフラトン振動期にDMを効率的に生成可能であることを示した。また別のシナリオとして、DMが電弱相互作用を有する場合に電弱精密測定を通してこの粒子を間接的に探索する可能性を議論した。この他、筆者は共同研究者とともに、DMと銀河内の宇宙線電子との散乱により生成されたDM fluxを、ニュートリノ実験にて観測する手法を提案した。DMが軽いほど銀河内数密度は高いため、この探索方法はDMが軽い場合に有効である。また通常のDM直接探索と異なり DM が相対論的であるため、異なるkinematic regimeを探索可能であり相補的である。また散乱振幅に関する研究も行った。散乱振幅のユニタリティなどの性質から、有効理論のある種の項の係数に対して制限を得られることが知られている。筆者は共同研究者とともにケーラーポテンシャルの四次項の係数に対する制限を議論した。この符号は一般には決まらないが、ある符号を取ることは考えられる紫外補完に対し制限を与えることを示した。他にもインフレーションに関する研究も行った。特にクロモナチュラルインフレーションと呼ばれる、インフレーション中に ゲージ場が一様等方な背景場を持つ模型におけるフェルミオン生成について議論した。この模型ではカイラルアノマリー方程式からそれに対応した粒子が生成されることが予想されるが、筆者は共同研究者とともに粒子生成を具体的に計算し、その結果がアノマリー方程式を満たすことを陽に確認した。また粒子生成のバックリアクションを議論し、これが無視可能であることを確認した。