初期宇宙における非平衡ダイナミクスの理解

本年度は、主に反物質宇宙線の研究、真空崩壊の研究、一次相転移にともなう重力波生成の研究を行った。反物質宇宙線の主な起源は、星間物質と一次宇宙線の衝突によるものが考えられている。この衝突由来の反物質宇宙線の生成量は、原理的には計算可能であり、計算の精度を上げることで標準的なシナリオによって反物質宇宙線が説明できるかどうかが検証できる。我々は、反ヘリウム宇宙線と反電子宇宙線の生成量の精度の高い計算を試みた。反ヘリウム生成に関しては、重イオン衝突、反電子生成に関しては陽子衝突の実験結果を利用することで、より高い精度で生成量を見積もることができた。エネルギーがより低い真空が存在する場合、真空崩壊が起こり得る。我々の真空は、少なくとも宇宙年齢程度は安定であるので、真空崩壊率に対する上限存在すると言える。真空崩壊率に対する制限を素粒子模型に適応することを考えると、真空崩壊率の計算がとても重要であるといえる。一般に、場の自由度が増えると真空崩壊率の計算がとても困難なものになる。そこで我々は、真空崩壊率の加減を簡単な量で構成する手法を開発した。この手法は、場の自由度が大きい場合にも適応でき、少ない計算量で模型に対する制限を得ることができる。重力波観測は、今最も注目されている分野の一つである。将来的には宇宙初期に起きた現象を捉えうる程の精度の実験が計画されている。我々は、初期宇宙で一次相転移が起こった場合の重力波スペクトルの計算を試みた。重力波スペクトルがエネルギーモーメンタムテンソルの二点アンサンブル平均から求められることに着目し、いくつかの仮定の元、解析的に重力波スペクトルを求めた。これれの研究は、初期宇宙に起こりうるダイナミクスの理解に貢献しているので本研究の趣旨に沿った研究ができたといえる。

本年度は、主に反物質宇宙線の研究、真空崩壊の研究、一次相転移にともなう重力波生成の研究を行った。反物質宇宙線の主な起源は、星間物質と一次宇宙線の衝突によるものが考えられている。この衝突由来の反物質宇宙線の生成量は、原理的には計算可能であり、計算の精度を上げることで標準的なシナリオによって反物質宇宙線が説明できるかどうかが検証できる。我々は、反ヘリウム宇宙線と反電子宇宙線の生成量の精度の高い計算を試みた。反ヘリウム生成に関しては、重イオン衝突、反電子生成に関しては陽子衝突の実験結果を利用することで、より高い精度で生成量を見積もることができた。エネルギーがより低い真空が存在する場合、真空崩壊が起こり得る。我々の真空は、少なくとも宇宙年齢程度は安定であるので、真空崩壊率に対する上限存在すると言える。真空崩壊率に対する制限を素粒子模型に適応することを考えると、真空崩壊率の計算がとても重要であるといえる。一般に、場の自由度が増えると真空崩壊率の計算がとても困難なものになる。そこで我々は、真空崩壊率の加減を簡単な量で構成する手法を開発した。この手法は、場の自由度が大きい場合にも適応でき、少ない計算量で模型に対する制限を得ることができる。重力波観測は、今最も注目されている分野の一つである。将来的には宇宙初期に起きた現象を捉えうる程の精度の実験が計画されている。我々は、初期宇宙で一次相転移が起こった場合の重力波スペクトルの計算を試みた。重力波スペクトルがエネルギーモーメンタムテンソルの二点アンサンブル平均から求められることに着目し、いくつかの仮定の元、解析的に重力波スペクトルを求めた。これれの研究は、初期宇宙に起こりうるダイナミクスの理解に貢献しているので本研究の趣旨に沿った研究ができたといえる。