宇宙のインフレーション期における種磁場生成

宇宙膨胀期间种子磁场的产生

• 批准号: 12J08160
• 负责人: 藤田 智弘
• 金额: $ 1.73万
• 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: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J08160/
• 关键词: 宇宙磁場; インフレーション; 初期宇宙; 初期磁場

私の研究課題は「宇宙のインフレーション期における種磁場生成」である。現在の銀河・銀河団のみならず天体密度が非常に低いボイド空間にも微弱な磁場が存在することが観測的に確認されている。しかしその宇宙磁場の起源は天文学における長年の未解決問題であり、未だ有力な理論的仮説さえも提唱されていない状況にある。インフレーションにおいて宇宙磁場の種が生成されるシナリオは、観測されている大スケールの磁場を作る最も有力な候補の１つと考えられている。しかし、私の研究も含め、これまでの研究により、インフレーション期間中だけで観測を説明できるような十分な磁場を生成することは非常に難しいことがわかってきた。その最大の理由は、インフレーション中に強い電磁場が作られると、大スケールの密度揺らぎが必然的に生まれてしまい、CMB（宇宙背景放射）で観測された結果と矛盾してしまうためである。そこで近年になり、インフレーションでヘリカルな磁場を作る、という新しいアプローチが注目を集めている。ヘリカルな磁場とは、光の持つ２つの偏光のうち片方だけしか持たないような磁場である。ヘリカルな磁場はプラズマ中で、その相関長（磁場の典型的な長さスケール）が増幅するという特徴がある。従って、インフレーションでCMBにかからないような小さなスケールの磁場を作っておき、その後の発展で徐々に大きくすれば、観測と矛盾しないシナリオとなる。我々は、ヘリカルな磁場を作るシナリオとしてこれまで考えられたきたモデル（Axionと電磁場のφF*Fカップリング）に対して精密な調査を行い、これまで見落とされていた磁場増幅機構を発見した。このモデルでは今までインフレーション中の磁場生成と、リヒーティング後のプラズマによる増幅しか計算されてこなかったが、磁場生成はインフレーション終了直後に最大効率で起こることを発見した。

Private research topic "The generation of における kinds of magnetic fields in the universe フレ フレ ショ ショ ショ" である. Now の galaxy, the Milky Way 団 の み な ら ず が object density is very low に い ボ イ ド space に も weak magnetic fields exist が す な る こ と が 観 measuring に confirm さ れ て い る. し か し そ の origin of cosmic magnetic の は astronomy に お け る elder の unresolved problem で あ り, powerful not だ な theory 仮 said さ え も mention sing さ れ て い な い condition に あ る. イ ン フ レ ー シ ョ ン に お い て の kind が universe magnetic field generated さ れ る シ ナ リ オ は, 観 さ れ て い る big ス ケ ー ル を の magnetic field as the most powerful な も る alternate の 1 つ と exam え ら れ て い る. し か の research contains も め し and private こ れ ま で の research に よ り, イ ン フ レ ー シ ョ ン during だ け で を 観 test shows that で き る よ う な very を な magnetic field generated す る こ と は very に difficult し い こ と が わ か っ て き た. そ の の biggest reason は, イ ン フ レ ー シ ョ ン に strong が い electromagnetic fields in ら れ る と, big ス ケ ー ル の density 揺 ら ぎ が inevitable に raw ま れ て し ま い, CMB (cosmic background radiation) で 観 measuring さ れ た results と contradiction し て し ま う た め で あ る. そ こ で recent に な り, イ ン フ レ ー シ ョ ン で ヘ リ カ ル な magnetic を る, と い う new し い ア プ ロ ー チ が attention を set め て い る. Youdaoplaceholder0 ヘリカ な な magnetic field と と, light <s:1> holds な 2, polarizing light うち the film provider だけ な たな holds たな ような ような magnetic field である. ヘ リ カ ル な magnetic は プ ラ ズ マ で, そ の phase masato long (long magnetic の typical な さ ス ケ ー ル) が rights of す る と い う, 徴 が あ る. 従 っ て, イ ン フ レ ー シ ョ ン で CMB に か か ら な い よ う な small さ な ス ケ ー ル を の magnetic field for っ て お き, そ の after の 発 exhibition で xu 々 に big き く す れ ば contradiction, 観 と し な い シ ナ リ オ と な る. I 々 は, ヘ リ カ ル を な magnetic field for る シ ナ リ オ と し て こ れ ま で exam え ら れ た き た モ デ ル (Axion と electromagnetic field の phi F * F カ ッ プ リ ン グ) に し seaborne て precision な survey line を い, こ れ ま で see fall と さ れ て い た magnetic rights of agency を 発 see し た. こ の モ デ ル で は today ま で イ ン フ レ ー シ ョ ン の magnetic field generated in the と, リ ヒ ー テ ィ ン グ after の プ ラ ズ マ に よ る rights of し か computing さ れ て こ な か っ た が, magnetic field generated は イ ン フ レ ー シ ョ ン straight after the end of に で maximum working rate up こ る こ と を 発 see し た.

项目成果

スカラー場ゆらぎが作る初期重力波

由标量场波动产生的初始引力波

• 发表时间: 2014
• 作者: 藤田智弘;横山順一;横山修一郎;藤田智弘;藤田智弘
• 通讯作者: 藤田智弘

ホーキング放射重力波で高エネルギー物理を探る

利用霍金辐射引力波探索高能物理

• 发表时间: 2014
• 作者: 藤田智弘;横山順一;横山修一郎;藤田智弘;藤田智弘;Tomohiro Fujita;藤田智弘
• 通讯作者: 藤田智弘

初期ブラックホールによるゆらぎの生成

初始黑洞产生波动

• 发表时间: 2013
• 作者: 藤田智弘;張ヶ谷圭介;川崎雅裕
• 通讯作者: 川崎雅裕

インフレーションによる宇宙磁場生成と重力波

宇宙磁场的产生和膨胀引起的引力波

• 发表时间: 2012
• 作者: 藤田智弘;張ヶ谷圭介;川崎雅裕;藤田智弘;藤田智弘;T. Fujita;藤田智弘;藤田智弘
• 通讯作者: 藤田智弘

Generation of Gravitational Waves from Spectator Scalar Field during Inflation

暴胀期间观众标量场产生引力波

• 发表时间: 2015
• 作者: T. Fujita;M. Kawasaki;Y. Tada and T. Takesako;Tomohiro Fujita and Shinji Mukohyama;藤田智弘;Tomohiro Fujita
• 通讯作者: Tomohiro Fujita