精密宇宙論時代における初期揺らぎの統計的性質の徹底解明と超高エネルギー物理の検証

透彻阐明初始涨落统计特性验证精密宇宙学时代超高能物理

• 批准号: 20K03968
• 负责人: 横山 修一郎
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K03968/
• 关键词: 宇宙初期ゆらぎ; インフレーション; 原始ブラックホール; 非ガウス性; 背景重力波; 統計的非等方性

2022年度は、1)Planck/BICEP2による宇宙マイクロ波背景輻射の観測に基づくインフレーション模型への示唆に関する研究と、2)原始ブラックホールに関する研究を行った。1)では、まずBICEP2により報告のあった原始重力波の振幅に対する上限のアップデートに基づき、観測と整合性のある現象論的模型に関する議論を行い、質量項のみを持つスカラー場が初期宇宙に３つ存在し、その質量に特徴的な階層構造を持っていれば観測と無矛盾な模型を構築できることを明らかにした。さらに、得られた現象論的模型を素粒子論で頻繁に議論されている超対称性理論に基づくsneutrinoシナリオに適応し、初期ゆらぎの生成のみならず、バリオン生成機構も含めて整合性のある初期宇宙モデルを考察した。結果、宇宙マイクロ波背景輻射観測によって得られた初期ゆらぎ生成機構とバリオン生成機構を同時に無矛盾に説明するには、原始重力波の振幅に下限が与えられ、将来のLiteBIRD衛星で検証可能であることを明らかにした。さらに、近年報告された宇宙複屈折の結果から示唆されているパリティ対称性の破れに関して、近傍宇宙ではなくインフレーション中のパリティ対称性の破れに着目し、原始宇宙におけるパリティ対称性の破れにより観測結果を説明できるか、についての考察を行った。結果として、原始宇宙におけるパリティ対称性の破れでは説明が難しく、近傍宇宙でパリティ対称性を破る機構が必要であることを明らかにした。2)の原始ブラックホールに関しては、初期ゆらぎの非ガウス性を考慮し、原始ブラックホールの生成量を精査、さらに副次的に生成される２次的誘導重力波のスペクトルを詳細に評価した。また、原始ブラックホールの持つスピンを第一原理的に評価し、近年の重力波観測から得られたブラックホール連星の持ちうるスピン分布との比較を行った。

在2022财年，我们进行了1）研究基于宇宙微波背景辐射的含义，使用planck/bicep2观察到了对原始黑洞的研究。在1）首先，基于BITEP2报道的原始引力波幅度的上限的更新，我们讨论了与观察结果一致的现象学模型，并透露，早期宇宙中有三个标量的标量场仅具有质量术语，并且具有质量的层次结构，我们可以构建一个模型，以构建与观察值保持一致的模型。此外，获得的现象学模型被基于超对称理论而适应了sneutrino场景，该理论在基础粒子理论中经常讨论，以及具有一致一致性的早期宇宙模型，包括巴里昂生成机制，不仅是初始波动的产生。结果，我们透露，为了同时解释通过宇宙微波背景辐射观察获得的初始波动产生机制和重子产生机制，可以对原始重力波的振幅给出下限，并且可以通过未来的Lite bird卫星进行验证。此外，关于近年来报道的宇宙双折射结果所暗示的奇偶校验对称性的分解，我们专注于膨胀期间的平等对称性分解，而不是在附近，并检查了观察到的结果是否可以通过原始环境中的平等对称性分解来解释。结果，很明显，原始宇宙中的平均对称性很难解释，并且在附近宇宙中需要打破平等对称性的机制。关于2）中的原始黑洞，考虑了初始波动的非高斯性质，并仔细检查了原始黑洞的量，并详细评估了二次引起的重力波的光谱。此外，用原始黑洞持有的旋转以第一个原理进行了评估，并将其与从最近的重力波观测获得的黑洞二进制恒星的可能自旋分布进行了比较。

项目成果

Sneutrinos as two inflatons and curvaton and leptogenesis

中微子作为两个暴胀子以及曲子和轻子发生

• DOI: 10.1088/1475-7516/2022/11/021
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
• 影响因子: 6.4
• 作者: Takahashi Tomo;Yamada Toshifumi;Yokoyama Shuichiro
• 通讯作者: Yokoyama Shuichiro

Generalized local ansatz for scale-dependent primordial non-Gaussianities and future galaxy surveys

尺度相关的原初非高斯性和未来星系巡天的广义局部模拟

• DOI: 10.1093/pasj/psab108
• 发表时间: 2021
• 期刊: Publications of the Astronomical Society of Japan
• 影响因子: 2.3
• 作者: Yamauchi Daisuke;Yokoyama Shuichiro;Takahashi Tomo
• 通讯作者: Takahashi Tomo

Blue-tilted inflationary tensor spectrum and reheating in the light of NANOGrav results

• DOI: 10.1088/1475-7516/2021/01/071
• 发表时间: 2020-11
• 期刊: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
• 影响因子: 6.4
• 作者: S. Kuroyanagi;Tomo Takahashi;Shuichiro Yokoyama

UV sensitive one-loop matter power spectrum in degenerate higher-order scalar-tensor theories

简并高阶标量张量理论中的紫外敏感单环物质功率谱

• DOI: 10.1103/physrevd.102.103505
• 发表时间: 2020
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Hirano Shin’ichi;Kobayashi Tsutomu;Yamauchi Daisuke;Yokoyama Shuichiro
• 通讯作者: Yokoyama Shuichiro

Statistically-anisotropic tensor bispectrum from inflation

通货膨胀的统计各向异性张量双谱

• DOI: 10.1088/1475-7516/2021/03/047
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
• 影响因子: 6.4
• 作者: Hiramatsu Takashi;Murai Kai;Obata Ippei;Yokoyama Shuichiro
• 通讯作者: Yokoyama Shuichiro