精密宇宙観測に基づいたインフレーション及び再加熱の研究

基于精密空间观测的充气与再加热研究

• 批准号: 16J07950
• 负责人: 神野 隆介
• 金额: $ 2.08万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J07950/
• 关键词: 初期宇宙; 重力波; 重力; ヒッグス; 相転移

本年度は、初期宇宙における重力波生成、及び再加熱期の粒子生成の二点を軸に研究を進めた。前者に関しては以下の二本の論文を公表した(arXiv:1604.05035,1605.01403)。(1)素粒子模型に古典共形という性質がある場合に、初期宇宙に強い相転移及び高強度重力波生成が起こる可能性を指摘し、これが将来観測に適した強度・周波数を持つ事を示した。本研究は重力波による素粒子理論の解明可能性を与える点で重要である。(2)初期宇宙に強い相転移及びバブル生成(専門的にはrunaway)が起こる一般の場合に、生成重力波の理論的予言を確定させることは、将来観測の計画上重要である。私は、エネルギー運動量の2点関数を評価することで、従来の数値計算と同じ近似(専門的にはthin-wall・envelope)の下で重力波スペクトルが解析的に得られる事を示した。Envelope近似の妥当性に関しては議論があるが、上記方法はこれを用いない場合に拡張できるため、より精密な予言を与える改良が可能である。後者に関しては以下の二本を公表した(arXiv:1604.08898,1609.05209)。(1)重力セクターと結合するスカラー場の宇宙論的帰結を議論した。現在の宇宙を再現するためには、このような場に強い制限がかかる事が示された。本研究は素粒子模型構築に強い制限を要求する点で重要である。(2)初期宇宙の加速膨張を引き起こした場(インフラトン)が重力と結合する場合の粒子生成を議論した。この結合は、近年LHCで発見されたヒッグス場で加速膨張を可能にする結合として研究されている。本論文では、この模型のインフラトン崩壊過程において、エネルギー移行の最重要プロセスが従来見落とされていた事を指摘した。このプロセスは元の理論に補完を要求する(専門的にはUV補完)ため、一貫した素粒子模型構築の観点から非常に重要である。以上の論文のうち、1604.08898については雑誌掲載済、他3本はプレプリントサーバarXivに公表され、査読中である。

今年，我们进行了研究，重点是两点：在再加热期间，早期宇宙的重力波产生和粒子产生。关于前者，以下两篇论文已发表（Arxiv：1604.05035，1605.01403）。 （1）我们指出的是，当基本粒子模型具有经典构象的特性时，可能会在早期宇宙中发生强相变和高强度引力波的可能性，表明它们具有适合将来观察的强度和频率。这项研究很重要，因为它提供了由于引力波阐明基本粒子理论的可能性。 （2）在一般情况下，在早期宇宙中发生了强大的相变和气泡产生（特别是逃亡者），对于计划未来的观察确定生成的引力波的理论预测很重要。我已经表明，通过评估能量动量的两点函数，可以在与传统的数值计算（技术上薄壁 - 内玻璃）相同的近似值下进行分析获得引力波谱。尽管关于包膜近似的有效性存在争议，但可以不使用它来扩展上述方法，从而可以改进提供更精确的预测。关于后者，以下两个出版物已经发表（Arxiv：1604.08898，1609.05209）。 （1）我们讨论了标量场与重力部门的宇宙学后果。已经表明，此类领域受到强大的限制，以重现当前的宇宙。这项研究很重要，因为它需要对基本粒子模型的构建有很大的限制。 （2）当导致早期宇宙加速膨胀的场（Aftraton）与重力相结合时，我们讨论了粒子的产生。该键已被研究为键，该键允许在HIGGS领域加速扩张，该键最近在LHC中发现。本文指出，在该模型的Infraton崩溃过程中，最重要的能量转移过程被忽略了。此过程需要从原始理论（特别是紫外线互补）中进行互补，并且从一致的基本粒子模型构造的角度来看，非常重要。在上述论文中，该杂志已在杂志上发表了1604.08898。