Gravitational wave radiation from binary primordial black holes and its cosmological consequences

双原初黑洞的引力波辐射及其宇宙学后果

• 批准号: 17F17322
• 负责人: 横山 順一
• 金额: $ 1.41万
• 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: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-10-13 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17F17322/
• 关键词: 原始ブラックホール; 重力波; ダークマター; インフレーション; ヒッグス場; タキオン不安定性; インフレーション宇宙論; 非ガウス性; 単一場インフレーションモデル; ブラックホール熱力学; 宇宙の相転移; 曲率ゆらぎ

本研究費によってサポートされた外国人特別研究員の行った研究は以下の通りです。なお、全研究経費を同人が執行しました。原始ブラックホール（PBH）を全暗黒物質（DM）密度の重要な要素として考える宇宙論的理論を研究しました。まず、初期宇宙インフレーションからPBH存在量を推定するための標準統計手法を改訂しました。次に、標準モデルの素粒子物理学と宇宙における物質と物質の非対称性の問題によって動機付けられた、初期宇宙でのPBH形成につながる可能性のある理論を導き出しました。研究成果は、フェローシップ期間中および期間を超えて、日本、台湾、香港、チェコ共和国、フランス、中国で開催されたいくつかの国際会議で発表されました。初期宇宙のインフレーションを起こす場の運動項がヒッグス場と結合し、非正準的な運動項を持つ場合について、“Higgs as heavy-lifted physics during inflation,” という論文においてヒッグス場の原点の近くでタキオン不安定性が起こり、ヒッグス場が量子ゆらぎによって不均一に発展することから、重力波が生成することを示しました。このモデルの主要な理解を得るために、インフレーション中に生成された曲率摂動の非ガウス相関関数における非標準的なヒッグス-インフラットン結合の特徴的な信号が用いられ、ヒッグス場の非ガウス符号が次世代の調査の観測可能性に到達できることが示されています。 それに引き続く論文“Leptogenesis from spontaneous symmetry breaking during inflation,”では、このモデルが宇宙で観測された物質と物質の非対称性を説明できることをさらに示しています。

本研究基金资助的国外专门研究人员进行的研究如下。所有研究费用均由同一人承担。我们研究了一种宇宙学理论，该理论认为原初黑洞（PBH）是总暗物质（DM）密度的重要组成部分。首先，我们修订了根据早期宇宙膨胀估算 PBH 丰度的标准统计方法。然后，在标准模型粒子物理学和宇宙中物质不对称问题的推动下，我们推导出了一个可能导致早期宇宙中PBH形成的理论。研究成果在奖学金期间和之后在日本、台湾、香港、捷克共和国、法国和中国举行的几次国际会议上发表。在《暴胀期间希格斯场作为重型物理学》一文中，我们讨论了早期宇宙中引起暴胀的场的动力学项与希格斯场相结合并具有非规范动力学项的情况，该项位于接近原点的位置。我们证明了引力波的产生是因为快子不稳定性的发生以及希格斯场由于量子涨落的不均匀演化。为了对这个模型有一个关键的理解，使用了暴胀期间产生的曲率扰动的非高斯相关函数中的非标准希格斯-暴胀耦合的特征信号，并且希格斯场的非高斯符号为已被证明能够达到下一代调查的可观测性。 随后的论文《膨胀过程中自发对称性破缺的轻子起源》进一步表明，该模型可以解释宇宙中观察到的物质间不对称性。

项目成果

Search for heavy physics in the cosmological collider

在宇宙对撞机中寻找重物理

• 发表时间: 2018
• 作者: Wang Yi;Wu Yi-Peng;Yokoyama Jun'ichi;Zhou Siyi;Yi-Peng Wu and Jun'ichi Yokoyama;Naritaka Oshita and Yi-Peng Wu;Yi-Peng Wu;Yi-Peng Wu;Yi-Peng Wu;Yi-Peng Wu;Yi-Peng Wu;Yi-Peng Wu and H.W.H. Tahara;Yi-Peng Wu;Yi-Peng Wu
• 通讯作者: Yi-Peng Wu

What is inflation in Cosmology?

宇宙学中的通货膨胀是什么？

• 发表时间: 2018
• 作者: Wang Yi;Wu Yi-Peng;Yokoyama Jun'ichi;Zhou Siyi;Yi-Peng Wu and Jun'ichi Yokoyama;Naritaka Oshita and Yi-Peng Wu;Yi-Peng Wu;Yi-Peng Wu;Yi-Peng Wu;Yi-Peng Wu;Yi-Peng Wu;Yi-Peng Wu and H.W.H. Tahara
• 通讯作者: Yi-Peng Wu and H.W.H. Tahara

UCLA(米国)

加州大学洛杉矶分校（美国）

Cosmological consequences of heavy Higgs relaxation: from leptogensis to gravity wave production

重希格斯弛豫的宇宙学后果：从轻质发生到引力波产生

• 发表时间: 2019
• 作者: Wang Yi;Wu Yi-Peng;Yokoyama Jun'ichi;Zhou Siyi;Yi-Peng Wu and Jun'ichi Yokoyama;Naritaka Oshita and Yi-Peng Wu;Yi-Peng Wu;Yi-Peng Wu
• 通讯作者: Yi-Peng Wu

Inflationary fluctuations with phase transitions

相变引起的通货膨胀波动

• 发表时间: 2017
• 作者: Wang Yi;Wu Yi-Peng;Yokoyama Jun'ichi;Zhou Siyi;Yi-Peng Wu and Jun'ichi Yokoyama;Naritaka Oshita and Yi-Peng Wu;Yi-Peng Wu;Yi-Peng Wu;Yi-Peng Wu;Yi-Peng Wu;Yi-Peng Wu;Yi-Peng Wu and H.W.H. Tahara;Yi-Peng Wu;Yi-Peng Wu;Yi-Peng Wu;Yi-Peng Wu;Yi-Peng Wu
• 通讯作者: Yi-Peng Wu