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初期宇宙におけるドメインウォールの崩壊による重力波放出についての研究

早期宇宙磁畴壁塌陷引起的引力波发射研究

基本信息

批准号：
11J04306
负责人：
齋川賢一
金额：
$ 0.83万
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：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J04306/
关键词：
宇宙論重力波ドメインウォールアクシオン素粒子論暗黒物質

项目摘要

本年度は昨年度の研究の成果をもとに、具体的な素粒子模型に基づく初期宇宙のシナリオとしてアクシオン模型におけるドメインウォール問題に着目し、模型に対する観測的制限等を議論した。昨年度の研究では、アクシオン模型において宇宙初期に形成されるドメインウォールが長寿命であった場合、ドメインウォールから放出される重力波シグナルは将来の実験で観測可能な程度の強いものとなり得る事を示したが、この研究では重力波スペクトルの詳細な形は計算しておらず、またウォールから放出されるアクシオン暗黒物質の残存量の評価に不定性が残っていた。そこで本年度は昨年度に開発した重力波スペクトルの計算手法およびアクシオンのスペクトルの計算手法を組み合わせ、長寿命のドメインウォールから放出される重力波およびアクシオン暗黒物質の残存量を数値シミュレーションによって詳細に評価した。計算結果と様々な観測的制限を照合すると、一般にドメインウォールが長寿命になるようなアクシオン模型ではアクシオン暗黒物質が生成されすぎてしまい、パラメターの不自然な微調整をしない限り宇宙論的に棄却されてしまうことが明らかになった。一方、ドメインウォールが長寿命とならないようなシナリオではアクシオンは宇宙の暗黒物質の良い候補となり得る。近年、このようなアクシオンは現在の宇宙で熱化してボース=アインシュタイン凝縮を起こしており、様々な宇宙論的観測量に影響を及ぼすことが指摘されている。そこで、凝縮したアクシオンの時間発展を記述する計算手法を提案し、宇宙におけるアクシオン暗黒物質の熱化率を求めた。解析結果をもとに、宇宙初期においてアクシオンの自己相互作用が無視できなくなり、熱化が急速に進み得ることを示した。また、アクシオンと他の物質とは熱的接触を持たず、アクシオンの熱化は少なくとも観測される標準宇宙論パラメターには影響を及ぼさない事を示した。

This year's research results, specific particle models, initial universe, model problems, model constraints, etc. are discussed. Last year's research showed that gravity waves formed in the early stages of the universe, formed in the early stages of the universe, and emitted in the early stages of the universe, and formed in the early stages of the universe. The evaluation of the residual amount of dark matter is uncertain. This year, compared with last year, the gravity wave selection calculation method was developed, and the calculation method of long life was combined. The gravity wave selection method and the dark matter residual amount were evaluated in detail. The calculation results are consistent with the measured limits, and the general model for dark matter generation is based on the natural fine adjustment of cosmology. One side, the other side, the other side In recent years, the universe has been heated up and condensed, and cosmological measurements have been affected and criticized. The calculation method for calculating the thermal evolution of dark matter in the universe is described. The analysis results show that the interaction between the universe and itself in the early days of the universe is ignored, and the rapid progress of heating is achieved. The standard cosmological model of thermal contact and thermal interaction is presented.