宇宙初期のインフレーション理論に基づく宇宙進化の探究

基于早期宇宙暴涨理论探索宇宙演化

基本信息

批准号：
01J04942
负责人：
辻川信二
金额：
$ 2.5万
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：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度からは、超重力理論に基づく密度揺らぎの計算、インフレーション理論に対する観測からの制限、超紐理論に基づく宇宙進化の解析等の研究を行った。特に、2つのスカラー場が存在する系で、断熱揺らぎと等曲率揺らぎのスペクトラム、2つの揺らぎの相関についての詳細な解析を行い、一般的に超重力理論に基づくインフレーションモデルにおいては、相関が非常に大きくなることを見いだした。この研究により、宇宙背景輻射の温度揺らぎに対する、等曲率揺らぎの存在の重要性が明らかにされた。また、非可換時空の理論に基づくインフレーションモデルの構築を行い、宇宙背景輻射の観測データの情報を用いながら、モデルへの制限を行った。特に、観測的に示唆されているような大スケールでの密度揺らぎの振幅の衰退について、このモデルで説明可能であることを示した。また最近、ブレーン宇宙論に基づくインフレーションモデルに対する観測からの制限をつけることを試み、いくつかのモデルは観測的には好まれないことを示した。また、宇宙が超紐の理想気体で満たされているような系での宇宙進化について解析的、数値的に調べ、3次元空間のみを大きくし、余剰次元を小さく保つようなモデルの構築を行った。さらにこのシナリオを拡張し、超紐理論の一般的な有効作用を用いた特異点のない宇宙モデルの考察を行い、宇宙が収縮から膨張に転じるような解を見いだした。特にそのような場合、無限の過去と未来において時空の曲率と超紐の結合定数を有限に保つことができることを示した。このことは、超紐理論に基づいて特異点のない解を構成する際に非常に重要な示唆を与えると期待される。

从今年开始，我们开展了基于超引力理论的密度涨落计算、暴涨理论的观测约束、基于超弦理论的宇宙演化分析等研究。特别是，在存在两个标量场的系统中，我们对绝热涨落和等曲率涨落的谱进行了详细分析，发现两个涨落之间的相关性变得更大。这项研究揭示了宇宙背景辐射中均匀曲率波动对温度波动的重要性。我们还构建了基于非交换时空理论的暴胀模型，并利用宇宙背景辐射观测数据的信息对模型施加约束。特别是，我们表明该模型可以解释观察到的大规模密度波动幅度的下降。最近，我们还尝试对基于膜宇宙学的暴胀模型施加观测限制，并表明某些模型在观测上不受青睐。此外，我们还通过分析和数值研究了宇宙中充满超弦理想气体的系统的演化，并构建了一个仅增加三维空间并保持额外维度较小的模型。此外，我们扩展了这个场景，利用超弦理论的一般有效效应考虑了一个没有奇点的宇宙模型，并找到了宇宙从收缩到膨胀的解决方案。特别是，我们表明，在这种情况下，时空曲率和超弦耦合常数可以在无限的过去和未来保持有限。在构建基于超弦理论的无奇点解决方案时，这有望提供非常重要的意义。