宇宙背景重力波の起源とその検出可能性の理論的研究

宇宙背景引力波起源及其可探测性的理论研究

• 批准号: 04J11374
• 负责人: 平松 尚志
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J11374/
• 关键词: 重力波; ブレーン; インフレーション; 宇宙論的摂動論

Randall-Sundrumモデルにおける背景重力波の進化について、数値計算の手法を用いて解析した。余剰次元が存在すると、重力波は、フリードマン方程式の高エネルギー補正に伴う増幅効果と、Kaluza-Kleinモードの励起による減衰効果を同時に受ける。本研究の解析により、輻射優勢期においては二つの効果が相殺し、余剰次元が存在するにもかかわらず背景重力波のスペクトルが4次元理論で予言されるものとほぼ同じになることが示された。また、宇宙の状態方程式変えて同様の解析を行った結果、Kaluza-Kleinモードの励起に関してある普遍的な法則があることを示した。こういった背景重力波の検出(観測)の際には、一般的に非ガウシアン的雑音の存在を考慮する必要がる。本研究では、一般化された背景重力波信号の相関関数を用いることで、背景重力波の検出効率が増加することを示した。インフレーション中には、背景重力波(テンソル)と共に曲率揺らぎ(スカラー)も生成される。本研究では、RSモデルにおけるブレーンインフレーションモデルの1つであるHawkins-Lidseyモデルを用いて、インフラトン場の揺らぎと曲率揺らぎの進化について、古典論の範囲での数値シミュレーションを行った。その結果、小スケールの揺らぎほど振幅が抑えられることが分かった。これは、ブレーン上に束縛されているインフラトン場の揺らぎの一部が、それと結合する曲率揺らぎを介して余剰次元方向へと逃げ出すことによる。さらに、本研究はインフラトン揺らぎと曲率揺らぎとの結合系を量子論的に取り扱うことに成功し、インフレーション中における曲率揺らぎの振幅を半解析的に求めた。この解析から、時空が5次元的に振る舞うことによる曲率揺らぎのパワースペクトルの補正は、4次元理論におけるStewart-Lyth補正と同程度であることが示された。

The evolution of background gravity waves in Randall-Sundrum and the method of numerical calculation are analyzed. The existence of residual dimension, gravity wave, high amplitude correction of the equation, attenuation effect of Kaluza-Klein excitation and simultaneous attenuation effect In this study, the analysis of the dominant period of radiation and the existence of residual dimensions show that the background gravity wave is the same as the four-dimensional theory. The equation of state of the universe is the same as the result of the analysis. The universal law of Kaluza-Klein's excitation is shown. It is necessary to consider the existence of non-destructive noise when detecting background gravity waves. In this study, the correlation coefficient of background gravity wave signal is generalized, and the correlation coefficient of background gravity wave signal is increased. The gravity waves in the background and the curvature of the waves are generated. In this paper, we study the application of Hawkins-Lidsey model, the evolution of curvature model, and the numerical value model of classical theory. The result is that the amplitude of the signal is reduced. A part of the field is bound by the curvature of the field, and the direction of the field is free. In this paper, we study the semi-analytic solution of the curvature of the quantum system. The analysis of the five dimensional vibration, the curvature of the four dimensional theory, the Stewart-Lyth correction, and the same degree.

项目成果

Gravitational wave background from neutrino-driven gamma-ray bursts

• DOI: 10.1111/j.1365-2966.2005.09643.x
• 发表时间: 2005-09
• 期刊: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
• 影响因子: 4.8
• 作者: T. Hiramatsu;K. Kotake;H. Kudoh;A. Taruya

Evolution of gravitational waves in the high-energy regime of brane-world cosmology

• DOI: 10.1016/j.physletb.2005.01.024
• 发表时间: 2004-10
• 期刊: Physics Letters B
• 影响因子: 4.4
• 作者: T. Hiramatsu;K. Koyama;A. Taruya