宇宙における物質反物質非対称性の起源の問題および暗黒物質に関する研究

宇宙物质反物质不对称性与暗物质起源研究

基本信息

批准号：
13J08715
负责人：
山田將樹
金额：
$ 1.73万
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 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

宇宙背景放射の温度ゆらぎの観測によってインフレーション理論の正当性はほぼ確立したが、インフレーションからビッグバン元素合成の時代までの宇宙はどのような歴史をたどったのかという疑問は初期宇宙論の一つの大きな問題として残されている。インフレーションはインフラトンと呼ばれるスカラー場のポテンシャルエネルギーによって引き起こされると考えられている。インフレーションからビッグバン宇宙に接続するためにはインフラトンが輻射に崩壊する必要があるが、この輻射が熱化するプロセスを詳細に研究した。これにより、完全に熱化するまでの時間がこれまで考えられてきたものよりも非常に長いことを発見し、結果として宇宙の最高温度はこれまでは高く見積もられすぎていたことを指摘した。これは宇宙における粒子の熱的生成や相転移の可能性を議論する上で重要な結論である。インフレーションの急激な加速膨張によってあらゆる数密度が薄められるため、インフレーション中のバリオン数は０となっている。そのため現実の宇宙を説明するためにはインフレーション後にバリオン数を作る必要があり、アフレック・ダイン機構はそのバリオン数を作る機構の一つとして知られている。本研究ではそのアフレック・ダイン機構によってインフレーション理論の予言に影響があることを指摘し、そのずれを定量的に与えた。これにより、近年の宇宙観測とはあまり整合性のないインフレーションモデルであっても、アフレック・ダイン機構の影響を考慮すると矛盾なく説明できる可能性があることが示された。また、アフレック・ダイン機構がインフレーション直後に働くという新しい可能性を指摘し、それがより一般の場合に働くことを示した。これにより、アフレック・ダイン機構においてバリオン数が生成されすぎてしまうという問題も解決することができた。

暴胀理论的有效性很大程度上是通过对宇宙背景辐射中温度波动的观测而确立的，但宇宙从暴胀到大爆炸核合成时代经历了怎样的历史，是早期宇宙学的主要问题之一仍为。暴胀被认为是由称为暴胀子的标量场的势能引起的。为了将暴胀与大爆炸宇宙联系起来，暴胀子必须衰变成辐射，我们详细研究了这种辐射变成热的过程。研究人员发现，宇宙完全升温所需的时间比之前想象的要长得多，这表明之前宇宙的最高温度被高估了。在讨论宇宙中粒子热生成和相变的可能性时，这是一个重要的结论。暴胀期间的重子数为0，因为所有的数密度都被暴胀的快速加速膨胀所稀释。因此，为了解释真实的宇宙，需要在膨胀后创建一个重子数，而阿弗莱克-达因机制被称为创建这个重子数的机制之一。在本研究中，我们指出阿弗莱克-达因机制影响了通货膨胀理论的预测，并定量地提供了偏差。这表明，即使暴胀模型与最近的空间观测不太一致，考虑到阿弗莱克-达因机制的影响，或许也可以毫无矛盾地对其进行解释。我们还指出了阿弗莱克-达因机制在通货膨胀后立即起作用的新可能性，并表明它在更一般的情况下起作用。这也解决了阿弗莱克-达因机制中产生过多重子的问题。

项目成果

期刊论文数量（11）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Co-genesis of baryon and dark matter from Q-ball decay in anomaly mediation

异常介导中Q球衰变的重子和暗物质的共生

DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yoko Arakaki;Mizuho Sugasawa;Ryo Matsuzaki;Hiroko Kawai-Toyooka;Hisayoshi Nozaki;Masaki Yamada;山田將樹;新垣陽子・豊岡博子・浜村有希・東山哲也・苗加彰・廣野雅文・野崎久義;Masaki Yamada
通讯作者：
Masaki Yamada

Gravitational waves as a probe of SUSY scale

引力波作为 SUSY 尺度的探测器

DOI：
10.1103/physrevd.91.063529
发表时间：
2015
期刊：
Physical Review D
影响因子：
5
作者：
M. Kawasaki;M. Yamada;T. T. Yanagida and N. Yokozaki;A. Kamada and M. Yamada
通讯作者：
A. Kamada and M. Yamada

A solution to the baryon-DM coincidence problem in the mSUGRA/CMSSM model with a 126 GeV Higgs boson

126 GeV 希格斯玻色子 mSUGRA/CMSSM 模型中重子-DM 重合问题的解决方案

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yoko Arakaki;Mizuho Sugasawa;Ryo Matsuzaki;Hiroko Kawai-Toyooka;Hisayoshi Nozaki;野崎久義・豊岡博子・新垣陽子・松﨑令・浜地貴志・豊田敦・野口英樹・水口洋平・藤山秋佐夫;Masaki Yamada
通讯作者：
Masaki Yamada

Spontaneous Baryogenesis via Four-Fermi Operator

通过四费米算子自发重子发生