高余剰次元ブレーン宇宙論の研究

高维超维膜宇宙学研究

• 批准号: 08J01117
• 负责人: 山内 大介
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J01117/
• 关键词: 超弦理論的宇宙論; 宇宙弦; 宇宙超弦; 宇宙ひも; 宇宙超ひも; 高階曲率補正; 超弦理論的ランドスケープ; ブレーンワールド模型

弦理論的宇宙論の文脈において「宇宙弦」が興味を持たれている。宇宙弦は、理論に含まれる対称性が自発的に破れることで生成され、現在まで存在していることが期待されるひも状の物体である。近年の弦理論的宇宙論の大きな進展により、弦理論のエッセンスを取り入れたインフレーション模型、ブレーンインフレーション模型において通常知られる宇宙弦とは異なる種類の宇宙弦=「宇宙超弦」が生成される可能性が指摘された。これは、宇宙超弦はまさに弦理論に含まれる「超弦」および「D-ブレーン」そのものであり、標準宇宙論からの差異から超高エネルギー物理の様相を直接観測しうる素粒子理論の実験場になりえることを表している。通常の宇宙弦同士が衝突した場合、完全に繋ぎかわることが知られている。一方で、宇宙超弦の場合には「高次元時空」「超弦」「D-ブレーン」の性質により、衝突したとしてもある確率で繋ぎ変わらないことが知られている。つまり、繋ぎ換え確率が1より小さいことが宇宙超弦を発見/棄却する重要な因子になりえる。私はこの性質に注目し、高橋慶太郎助教(名古屋)、仙洞田雄一(APC),柳哲文、佐々木節教授(京都)とともに宇宙弦/宇宙超弦それぞれのCMB温度揺らぎへの影響を調べた。特に、宇宙弦/宇宙超弦は、非線形なダイナミクスにより温度揺らぎにガウス分布からの大きなズレ(非ガウス性)を生成しうることを突き止めた。またその非ガウス性の繋ぎ換え確率依存性を求め、繋ぎ換え確率が小さくなるにつれ、非ガウス性が小さくなることを見出した。また、CMB温度揺らぎのパワースペクトルは通常、数値シミュレーションによってしか与えることができず、またそれらも宇宙超弦を取り扱うことができなかった。しかし我々は、解析的に小スケールでの振る舞いを求める手法を提案し、数値シミュレーションと矛盾しないパワースペクトルを計算することに成功した。さらに、繋ぎ換え確率を小さくする、つまり宇宙超弦的である場合には振幅が大きくなり、張力への制限が非常に厳しくなることを見出した。これらの結果は、弦理論を宇宙超弦を用いて観測的にあらわに制限した最初の例であり、非常に重要な成果であるといえる。

在弦理论宇宙学的背景下，“宇宙弦”引起了人们的关注。宇宙弦是类似弦的对象，这些对象是通过理论中包含的对称性的自发断裂而产生的，并且预计至今将存在。随着弦理论宇宙学的最新进展，已经指出，将产生一种可能性的宇宙学字符串，“宇宙超弦”的可能性，这些膨胀模型融合了弦乐理论和脑通胀模型的本质，这些模型通常在脑通胀模型中是广为人知的。这表明，宇宙超弦恰恰是字符串理论中包含的“ superstring”和“ d-brains”，并且可以成为基本粒子理论的实验领域，由于与标准宇宙学的差异，它可以直接观察到超高能量物理的方面。众所周知，正常的空间字符串相互碰撞，它们完全改变。另一方面，众所周知，由于“高维时空”，“ SuperStrings”和“ D-Brain”的性质，碰撞很有可能不会改变。换句话说，重新连接概率小于1可能是发现/拒绝宇宙超弦的重要因素。我专注于这种性质，并研究了太空字符串和太空弦对CMB温度波动的影响，助理教授高桥·凯塔罗（Takahashi Keitaro）（nagoya），sendota yuichi（APC），Yanagi Tetsufumi和Sasaki Setsu（Kyoto）。特别是，我们发现，由于非线性动力学，宇宙字符串/宇宙弦可以产生与高斯分布的较大偏差（非高斯）。此外，确定了非高斯转移概率依赖性，并且发现随着转移概率变小，非高斯性变化变得较小。此外，通常只能通过数值模拟给出CMB温度波动的功率光谱，并且它们也无法处理宇宙超串。但是，我们提出了一种在分析中以小范围获得行为的方法，并成功计算了与数值模拟一致的功率谱。此外，我们发现连接的概率降低了，即，当它是宇宙超弦时，振幅变大，张力非常严格。这些结果是使用宇宙超级弦的弦理论可观察到的局限性的第一个示例，并且是极其重要的结果。

项目成果

Evolutionary effects in one-bubble open inflation for string landscape

弦景观单泡开放暴胀的进化效应

• 发表时间: 2009
• 作者: 高橋慶太郎;成子篤;仙洞田雄一;山内大介;柳哲文;佐々木節;Daisuke Yamauchi;Daisuke Yamauchi;山内大介;Daisuke Yamauchi;Daisuke Yamauchi;山内大介;Daisuke Yamauchi;Daisuke Yamauchi;山内大介;山内大介;山内大介;山内大介;山内大介
• 通讯作者: 山内大介

Skewness in CMB temperature fluctuations from bended cosmic(super-)strings

弯曲宇宙（超）弦导致 CMB 温度波动的偏度

• 发表时间: 2009
• 作者: 高橋慶太郎;成子篤;仙洞田雄一;山内大介;柳哲文;佐々木節;Daisuke Yamauchi;Daisuke Yamauchi;山内大介;Daisuke Yamauchi;Daisuke Yamauchi;山内大介;Daisuke Yamauchi;Daisuke Yamauchi;山内大介;山内大介;山内大介
• 通讯作者: 山内大介

Non-Gaussianity in Cosmic Microwave Background Temperature Fluctuations from Cosmic(Super-)Strings

宇宙（超）弦引起的宇宙微波背景温度波动的非高斯性

• 发表时间: 2009
• 期刊: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics Vol.10, No.003
• 作者: 高橋慶太郎;成子篤;仙洞田雄一;山内大介;柳哲文;佐々木節
• 通讯作者: 佐々木節

The effects of curvature of cosmic(super-)strings and light cone on CMB

宇宙（超）弦曲率和光锥曲率对宇宙微波背景（CMB）的影响

• 发表时间: 2010
• 作者: 高橋慶太郎;成子篤;仙洞田雄一;山内大介;柳哲文;佐々木節;Daisuke Yamauchi;Daisuke Yamauchi;山内大介;Daisuke Yamauchi;Daisuke Yamauchi;山内大介;Daisuke Yamauchi;Daisuke Yamauchi;山内大介;山内大介
• 通讯作者: 山内大介

Skewness in CMB temperature fluctuations from curved cosmic (super-) strings

来自弯曲宇宙（超）弦的 CMB 温度波动的偏度

• 发表时间: 2010
• 期刊: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
• 影响因子: 6.4
• 作者: 山内大介;仙洞田雄一;柳哲文;高橋慶太郎;佐々木節
• 通讯作者: 佐々木節