インフレーション宇宙における基礎物理過程と非一様時空のダイナミクス

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1.相転移における新しいモノポールの形成過程インフレーション宇宙における泡形成について,これまでは最も単純な1成分スカラー場が仮定されて解析されてきたが,統一理論においては多成分スカラー場が自然に導入される.そこで,その1つとしてO(3)スカラー場を仮定し,泡の形成と進化を解析した.その結果,高温極限におけるユークリッド解としてモノポール構造を持つ新しい解が存在し,その泡は膨張しながら中心には安定なグローバルモノポールが残ることが示された。2.非線形揺らぎによる宇宙背景輻射の非等方性Extended Inflationなど1次相転移を伴うインフレーションモデルは,宇宙背景輻射の観測からモデルに制限が与えられるが,従来の論文では,泡の大きさ分布のみを評価した大雑把な議論が行われているだけで,正確な解析はなされていない.そこで我々は,原始泡の名残と考えられる泡状の非線形揺らぎ(ボイド)を光が通過することによって生成される温度揺らぎを求め,観測データと比較することを試みた.ボイドによる宇宙背景輻射非等方性の解析は,これまでにも多くの研究者によってもなされてきたが,それらは全て光子1個のエネルギー変化(赤方偏移)だけを計算していた。今回,重力レンズ効果による光子数の揺らぎも評価したところ,典型的な10Mpc程度ののボイドでは,重力レンズ効果が赤方偏移効果よりも2桁以上大きくなることが明らかになった。今後,多数のボイドについての統計的解析を行うことによって,インフレーションモデルに制限をつける計画である。本研究は,上記のようにインフレーションモデルに制限をつける目的で開始したわけが,非線形揺らぎの宇宙背景輻射に与える効果が10Mpc程度でも無視できないという重要な結果が得られたため,宇宙パラメーターや構造形成モデルについても,今後大きな示唆が得られることが期待される。