超対称素粒子模型の宇宙論への応用

超对称基本粒子模型在宇宙学中的应用

基本信息

批准号：
13740138
负责人：
諸井健夫
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13740138/
关键词：
素粒子物理宇宙物理超対称性宇宙背景放射宇宙暗黒物質

项目摘要

素粒子の超対称模型は、標準模型に内在する階層性の問題の解となり得ると共に大統一理論に成功の可能性を与えるため、多くの研究者が興味をもって研究を行っている。特にこの模型はさまざまな新しい粒子が導入されるため、宇宙論的にも極めて興味深い。本研究においては、超対称模型に現れるさまざまな粒子が宇宙の進化・発展に与える影響について、特に宇宙背景放射の物理に着目して研究を行った。超対称模型に現れるスカラー場は宇宙初期に大きな振幅を持つ可能性がある。この場合、宇宙背景放射はそのスカラー場の崩壊生成物によって作られるなど、宇宙発展のシナリオが大きな変更を受ける。このような宇宙進化のシナリオはこれまで多く提唱されてきたが、その実験・観測的な検証は困難であると思われてきた。本研究においては、このようなシナリオが宇宙背景放射の揺らぎを精密に観測することでテストされる可能性があることを指摘した。特にこのようなシナリオにおいては、宇宙の密度揺らぎに断熱的揺らぎと等曲率揺らぎが相関を持って現れうることを発見し、その結果宇宙背景放射のパワースペクトルに特徴的なシグナルが現れうることがわかった。ここで得られた結果は、MAP実験の結果を用いてさまざまな宇宙進化の模型をテストするにあたって重要な情報を与えるものである。そのような粒子の一例として、右巻きニュートリノの超対称パートナーである右巻きスニュートリノがあげられる。右巻きスニュートリノはその崩壊によって宇宙のバリオン数非対称性を説明する可能性を与える重要な粒子であるが、本研究においてはそのシナリオについての詳細な研究も行い、具体的な模型においてどのような宇宙背景放射のパワースペクトルが得られるかを調べると共に、MAP実験に対する影響も議論した。

许多研究人员对研究基本粒子的超对称模型感兴趣，因为它们可以为标准模型固有的层次结构问题提供解决方案，并为成功发展大统一理论提供可能。从宇宙学的角度来看，这个模型特别有趣，因为它引入了各种新粒子。在这项研究中，我们研究了超对称模型中出现的各种粒子对宇宙演化和发展的影响，特别关注宇宙背景辐射的物理学。超对称模型中出现的标量场在早期宇宙中可能具有很大的振幅。在这种情况下，该标量场的衰变产物将产生宇宙背景辐射，宇宙发展的情景将发生重大变化。人们已经提出了许多这样的宇宙演化设想，但它们的实验和观测验证被认为很困难。在这项研究中，我们指出，可以通过精确观察宇宙背景辐射的波动来测试这种情况。特别是在这种情况下，我们发现宇宙的密度涨落中绝热涨落和等曲率涨落可以以相关的方式出现，从而在宇宙背景辐射的功率谱中出现特征信号明白了。这里获得的结果将为利用 MAP 实验结果测试各种宇宙演化模型提供重要信息。这种粒子的一个例子是右手中微子，它是右手中微子的超对称伙伴。右手中微子是一种重要的粒子，它提供了通过其衰变解释宇宙中重子数不对称性的可能性，但在本研究中，我们还将对这种情况进行详细研究，并解释它如何在具体模型中发挥作用除了研究是否可以获得宇宙背景辐射的功率谱外，还讨论了对MAP实验的影响。