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。

Randall - Sundrum モ デ ル に お け る background gravitational wave の evolution に つ い て, the numerical calculation の gimmick を い て parsing し た. Yu yuan が turning time exist す る と, gravity wave は, フ リ ー ド マ ン equation is の high エ ネ ル ギ ー corrected に う raised sharper picture fruit と, colleague - Klein モ ー ド の wound up に よ る damping unseen fruit を に at the same time by け る. This study の parsing に よ り phase, radiation advantage に お い て は two つ の working more than fruit slay が し, turning dimensional が exist す る に も か か わ ら ず background gravitational wave の ス ペ ク ト ル が で four yuan theory to say さ れ る も の と ほ ぼ with じ に な る こ と が shown さ れ た. ま た, cosmic の equation of state - え て with others in line analytical を の っ た results, the colleague - Klein モ ー ド の wound up に masato し て あ る universal laws of な が あ る こ と を shown し た. こ う い っ た background gravitational wave の 検 out (観) measurement の interstate に は, general に ガ ウ シ ア ン 雑 sound の exist を consider す る necessary が る. This study で は, generalized さ れ た の background gravitational wave signal phase masato masato number を with い る こ と で, background gravitational wave の が 検 out working rate raised plus す る こ と を shown し た. In イ ン フ レ ー シ ョ ン に は, background gravitational waves (テ ン ソ ル) と に total curvature 揺 ら ぎ (ス カ ラ ー) も generated さ れ る. This study 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 with い て, イ ン フ ラ ト ン field の 揺 ら ぎ と curvature 揺 ら ぎ の evolution に つ い て, the classical theory of の van 囲 で の the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line っ た. The そ そ result shows that the small スケ スケ スケ が とが <e:1> <s:1> amplitude が is inhibited by the えられる <s:1> とが とが score of とが った. こ れ は, ブ レ ー ン に bound on さ れ て い る イ ン フ ラ ト ン field の 揺 ら ぎ の が, そ れ と combining す る curvature 揺 ら ぎ を interface し て yu yuan direction turning time へ と げ escape from す こ と に よ る. さ ら に, this study は イ ン フ ラ ト ン 揺 ら ぎ と curvature 揺 ら ぎ と の combination system を quantum theory に take り Cha う こ と に successful し, イ ン フ レ ー シ ョ ン in に お け る curvature 揺 ら ぎ の amplitude of を に o め た. こ の parsing か ら, space-time が five yuan に vibration る dance う こ と に よ る curvature 揺 ら ぎ の パ ワ ー ス ペ ク ト ル の corrected は, 4 yuan theory に お け る Stewart - Lyth corrected と with degree で あ る こ と が shown さ れ た.

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