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重力波でさぐる初期宇宙非平衡過程の物理

使用引力波探索早期宇宙非平衡过程的物理学

基本信息

批准号：
13J09343
负责人：
宮本裕平
金额：
$ 1.15万
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：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

私は高温状態の初期宇宙での非平衡物理を重力波で探るため、大きく２つの研究を行った。第一の研究は高温状態の場の量子論の基礎研究である。初期宇宙の非平衡過程をより正確に記述するために、極初期宇宙に実現されていたとされる高温状態下におけるスカラー場の振る舞いについて研究し、新たな知見を得た。注目するスカラー場が他の場と相互作用することで散逸と揺動と呼ばれる2つの効果が生じるが、私はとりわけゲージ場と相互作用するスカラー場の振る舞いについて研究した。これにより、これまでは相互作用する場がフェルミオンやスカラー場の場合について揺動散逸関係が確認されていたが、さらに一般的な状況を考察することが可能になった。第二の研究は熱的インフレーションに関するものである。熱的インフレーションとは宇宙の再加熱以降に起こる可能性のある短い加速膨張期を指し、重力波源ともなりうる興味深い現象である。私は有限温度の場の量子論に基づいてこの現象のより正確な描像を与えることに取り組んだ。有限温度の場の理論を用いて導出した運動方程式から、まずは解析的に予想を立て、次いで数値計算を行うことでこの予想を確認することができた。これにより、宇宙の膨張史における熱的インフレーションの役割は従来の記述で十分であるが、大きな重力波源とはなり得ないことを示した。つまり、熱的インフレーションの終了はトンネル現象による一次相転移であると考えられてきたが、熱的揺動効果によりcross over型の相転移になることが私の研究で明らかとなった。私は上記の研究に加えて、宇宙ひもと呼ばれる位相欠陥の研究も行った。インフレーション中に生成される宇宙ひもはインフレーション後に生成されるものに比べて初期相関長が長くなるため、宇宙背景放射のゆらぎに与える影響は明らかでなかった。私は数値計算を行うことでこのゆらぎの定量的な評価を行った。

The study of gravity waves in the early phase of the universe due to high temperature The first research is the fundamental research of quantum theory in high temperature state. The process of non-equilibrium in the early universe is described correctly, and the early universe is realized in the high temperature state. The interaction between the two fields of attention and the other fields is studied in detail. The interaction between the two fields may be confirmed by examining the dynamic dispersion relationship between the two fields. The second study is about the relationship between the heat and the environment. The possibility of reheating of the universe, the origin of gravity waves and the acceleration of expansion periods are discussed. The quantum theory of finite temperature field is based on the correct description of the phenomenon. The finite temperature field theory is used to derive the equations of motion, to analyze the equations, to calculate the equations, and to confirm the equations. The history of the expansion of the universe is very hot. A study on the effect of thermal motion on the phase shift of cross over type is carried out. The study of the universe is not easy. In the early stage of the universe, the radiation of the universe is longer than the radiation of the universe. The calculation of the number of private lines and the quantitative evaluation of the number of lines