非等方インフレーション理論の構築とその宇宙背景輻射観測による検証

各向异性暴胀理论的构建及其宇宙背景辐射观测验证

基本信息

批准号：
10J00926
负责人：
渡辺晶明
金额：
$ 1.34万
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：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

○宇宙理論における対称性の研究本研究では、原始宇宙の対称性が従来考えられているものよりも低い可能性をとりあげ、その現象論的意義を考察するものである。が、物理学において対称性と、その変遷は、それそのものが本質的な問題である。例えば、現在通説となっている、素粒子標準模型は、U(1)*SU(2)*SU(3)という対称性に基づいている。高エネルギーでは、このような対称性を有するが、低エネルギーではHiggs効果により、U(1)*SU(2)は、U(1)_<EM>に破れている。この機構に関連するHiggs粒子のCERNでの発見も記憶に新しい。そこで、宇宙論における対称性の問題に対してもこの様な見地から考察し、理解を深めた。具体的には、従来の一般相対性理論に基づくFriedmann-Lemaitre宇宙ではなく、一般相対性理論の前提とする等価原理の示唆するローレンツ対称群SO(1,3)を更に大きな対称性である、一般線形群GL(4,R)に拡張した重力理論の下で、初期宇宙の進化を考察することを目指し、関係各理論に対し、理解を深めた。○非等方インフレーションにおける原始揺らぎの性質の研究本研究では、前年度までに構成した、空間的な非等方膨張を特徴とする"非等方インフレーション一様背景宇宙モデル"に基づき、摂動を線形の次数で考慮することによって、原始揺らぎに反映される統計的非等方性の評価を行った。非等方宇宙においては従来の等方宇宙の場合と異なり、重力波と密度揺らぎの力学的自由度が線形次で相互作用をするため、これを適切に扱わなければならず、一般には従来の手法をそのまま適用することが出来ない。しかし本研究では、時刻一定超曲面の与え方を超曲面の3次元的な曲率が零になるようにとることにより、従来の等方モデルに準じた摂動の取り扱いが可能であることを発見した。この手法により、本非等方インフレーション理論が従来考えられてきた(1)密度ゆらぎパワースペクトルの方向依存性の他、(2)重力波パワースペクトルの方向依存性、(3)密度揺らぎと重力波との相関、(4)重力波の直線偏極、といった従来顧みられることのなかった統計的非等方性の特徴を予言することが明らかになった。

○对宇宙理论中对称性的研究本研究解决了原始宇宙的对称性低于以前认为的对称性，并研究了其现象学意义。但是，在物理学，对称性及其过渡本质上是问题。例如，当前的共同信念，基本粒子标准模型基于u（1）*su（2）*su（3）的对称性。在高能量下，存在这种对称性，但是在低能时，u（1）*su（2）由于希格斯效应而被u（1）_ <em>打破。在我们的记忆中，与该机制相关的CERN中希格斯颗粒的发现也很新鲜。因此，我们还从这个角度研究了宇宙学中对称性问题，并加深了我们的理解。具体而言，我们的目的是考虑早期宇宙的演变，而不仅仅是基于常规相对论的常规理论的弗里德曼 - 莱米特尔宇宙，而是将洛伦兹对称群体SO（1,3）扩展到等价原则所暗示的重力理论，这是一般性构成的总体构成的前提，即一般的线性群体GL（4，又是4，re），甚至是4，r），又是4，R） ○基于“各向异性通货膨胀的统一背景宇宙模型”，直到上一年，这本研究中各向异性通胀的原始波动的性能的研究，这是通过空间各向异性扩展的特征，我们通过在统计上反射出来的统计型在perturn perturn perturn perturn offertive中，以空间各向异性的膨胀为特征。与常规各向同性宇宙的情况不同，引力波和密度波动的机械自由度以线性顺序相互作用，因此必须适当处理，并且常规方法不能直接应用。但是，在这项研究中，我们发现，通过给出恒定的时间超表面，高表情的三维曲率为零，可以根据常规的各向同性模型来处理扰动。 This technique has revealed that this anisotropic inflation theory predicts previously unrequited features of statistical anisotropic nature, such as (1) directional dependence of the density fluctuation power spectrum, (2) directional dependence of the gravitational wave power spectrum, (3) correlation between density fluctuation and gravitational waves, and (4) linear polarization of gravitational waves.