非熱的暗黒物質に対する宇宙論的制限

非热暗物质的宇宙学约束

基本信息

批准号：
08J10992
负责人：
関口豊和
金额：
$ 0.77万
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：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

本年私は主に、宇宙マイクロ波背景放射(CMB)を初めとする宇宙論的観測を用いた宇宙論パラメータの決定及び素粒子宇宙モデルに対する制限について研究を行った。主な研究成果は以下の通りである。一つ目は、ニュートリノや軽いグラビティーノといった軽い粒子の質量に対する制限の研究である。このような粒子は様々な素粒子理論における標準模型を超えたモデルで予言されるが、地上実験による検出は一般に困難である。しかし高温高密度の初期宇宙においては大量に生成された可能性があり、現在暗黒物質の一部を担っている可能性がある。そのため宇宙論的観測が制限に有効であり、制限は宇宙論、素粒子論双方に重要な知見を与えると期待できる。我々は、CMBにおける重力レンズ効果が、軽いグラビティーノの質量に対して感度があることを示し、現在進行・計画中のCMB観測により期待される制限を定量的に見積もった。また、近い将来のCMB観測ではニュートリノ質量とハッブル定数の間に依然強い縮退があることを示し、宇宙論的な距離観測によるニュートリノ質量に対する制限の向上について定量的な見積もりを与えた。二つ目は、初期ゆらぎ及びインフレーションモデルに対する制限である。これまでに多くのインフレーションモデルが提唱されているが、我々の宇宙でどのモデルが実際に起こったかは分かっていない。渡しはベイズモデル選択と呼ばれる統計手法に基づきインフレーションモデルを観測的に区別する方法を提案した。この方法は、現在進行中のCMB観測からモデルを区別する上で、有用な手法になると期待される。

今年，我主要使用宇宙学观察结果（例如宇宙微波背景辐射（CMB））研究了宇宙学参数，以及对基本空间模型的局限性。主要研究结果如下：首先是限制光颗粒的质量，例如中微子和轻度重力。尽管在各种基本粒子理论中超出标准模型的模型预测了这种颗粒，但通常很难通过地面实验进行检测。但是，它可能在高温和高密度的早期宇宙中大量生产，现在可能是暗物质的一部分。因此，宇宙学观察结果在限制方面有效，可以预料的是，局限性将为宇宙学和基本粒子理论提供重要的见解。我们证明了CMB中的重力透镜效应对轻度重力质量敏感，并定量估计了当前和计划的CMB观测值的预期限制。此外，在不久的将来的CMB观察结果表明，中微子质量与哈勃常数之间仍然存在很强的变性，从而对由于宇宙学距离观察引起的中微子质量增加了限制的定量估计值。第二个是对初始波动和通货膨胀模型的局限性。到目前为止，已经提出了许多通货膨胀模型，但是尚不清楚哪种模型实际上发生在我们的宇宙中。通过提出的一种方法，可以根据一种称为贝叶斯模型选择的统计技术观察通货膨胀模型之间的区别。预计该方法将是将模型与正在进行的CMB观察区分开的有用技术。