宇宙初期における相転移とインフレーション

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宇宙初期における相転移の結果、モノポールと呼ばれる位相的欠陥が出来得る。特に、グローバルモノポールと呼ばれるものは、通常の磁気モノポールと異なり、モノポールの間に長距離力が働く。この力のために、対消滅を起こして適度に薄まることが期待され、宇宙論的に興味深い。このグローバルモノポールの宇宙論的進化を数値計算によって調べた。その結果、ホライズン体積あたりの個数が時刻によらずほぼ一定であり、典型的な速度も一定になることを確かめた。また、この結果を解析的に説明するモデルを作った。トポロジカルインフレーションは、初期値問題が少なく、インフレーションモデルの中で、有力なものの一つである。しかしながら、これを実現するには、そのようなインフレーションを起こす場の真空期待値がプランクスケールより大きい必要があり、超重力理論で実現することは難しい。この困難を回避するために、シフト対称性を導入し、自然にトポロジカルインフレーションを実現するモデルを作った。大きなレプトン数があると、様々な理論と観測の矛盾がしばしば回避される。しかしながら、観測されているような小さなバリオン数と大きなレプトン数を同時に実現することは難しい。アフレック・ダイン機構とQボールを考えることにより、小さなバリオン数と大きなレプトン数を同時に実現するモデルを作った。グローバルストリングと呼ばれる位相的欠陥は、構造形成の種・アクシオンの生成元という点で宇宙論的に面白い。この宇宙論的進化を数値計算により、ラグランジュ的な見方で調べる方法を確立した。これにより、本数、速度、組み替え率、アクシオン放出率等を求めることが出来た。