一般的なスカラー場理論を用いた初期宇宙モデルの構築と重力波による観測的峻別

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初期宇宙を説明するものとして一般的に考えられているインフレーションと呼ばれるシナリオがあるが、我々の以前の研究ではこの代替であるGenesisという初期宇宙シナリオに着目し、様々な重力波のパワースペクトルを再現できるようなモデルの拡張を行った。通常、宇宙には特別な方向はなく一様等方であるとして議論が行われるが、このGenesisモデルの拡張について議論を進めていく中で、宇宙が非等方性を保持したまま膨張するようなシナリオの可能性が示唆されていた。これはインフレーションのシナリオの中では非等方インフレーションと呼ばれ、多くの場合では重力場やスカラー場の他にベクトル場などを含むような様々なモデルで議論されているものである。これまでのGenesisシナリオでの研究から示唆されたのは非等方インフレーションがベクトル場を含まず、重力場とスカラー場のみで非等方インフレーションの解が得られる可能性であり、我々はこのようなモデルについて議論を行った。これにより初期宇宙や修正重力の理解への一助となることが期待される。モデルはホルンデスキー理論と呼ばれるスカラーテンソル理論のある一般的な形を用いることで、様々なモデルを包括的に扱った。これまでは、この理論で表される非等方インフレーションについて背景時空の進化を調べてきたが、次の段階として摂動の振る舞いを調べた。計算にはMathematicaとそのパッケージxTensorを用いて摂動についての場の方程式を記述したところ、ホルンデスキー理論に含まれる任意関数がどのような条件を満たすと非等方性を持ったゆらぎが得られるか、理論のどの項が非等方性を生じさせる原因となるのかがわかった。また、このモデルにおいては宇宙がほぼ等方な状態から始まるにもかかわらず、摂動には大きな非等方性が見られるような興味深いシナリオが存在することがわかった。