Phase transition in the universe-frontiers of astrophysics-

宇宙中的相变-天体物理学前沿-

基本信息

批准号：
18540256
负责人：
MORIKAWA Masahiro
金额：
$ 2.44万
依托单位：
Ochanomizu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

暗黒エネルギーと暗黒物質の凝縮宇宙モデル】我々が提唱している新しい宇宙モデルの基礎を築いた。特に今までは暗黒物質が一様に分布している場合に限って解析してきたが、非一様性モードの不安定性と凝縮体の崩壊を議論した。解析的計算でも数値計算でも、0.003eVという特徴的なボゾン質量スケールが得られた。また、崩壊に伴う特徴的なスケールがその質量に大きく依存することなどを見出した。【量子-古典相転移】今までに我々が解析してきた、量子測定と自発的対称性の破れの議論がかなり一般的に成立しそうだということがわかってきた。モデルをスピンの系に限定して、測定過程の相転移に着目して、量子測定の4要素(エンタングルメント、デコヒーレンス、プロコヒーレンス、対称性の自滅)を得た。もっと一般的な対称性を持つ系に対しても我々の解析の有効性が示唆された。【自己重力系の秩序構造の普遍性】今までの我々の研究で、自己重力系に特徴的な「局所ビリアル関係」の起源を、自己臨界組織化と捕らえられることがわかりつつある。特に、再規格化することによって普遍的な速度分布関数が得られ、これを元に蒸発率が一様という基準を適用すれば局所ビリアル関係を導けることを示した。【フェルミオン場凝縮相転移と銀河団回りの暗黒物質】宇宙におけるフェルミオン凝縮の可能性として、Al689銀河団の周りの暗黒物質をニュートリノ凝縮と結び付けて議論した。観測結果を再現するフェルミオン質量パラメターとして、ニュートリノ質量に近い値が得られた。このモデルでは、特に中心で密度分布がフラットになることが予言されるが、観測でもそれに近い特性があることがわかった。【BEC宇宙モデルの初期宇宙への応用】BEC宇宙モデルを初期宇宙に応用し現実性を検証した。http://arxiv.org/abs/0905.0173特にインフレーション期が自然に終了するスタグフレーション期を発見した。この時期は2つの重要な要素を持つ。1つ目は、粒子生成が激しく起こり宇宙の再加熱が自然に起こることである。2つ目は、その不安定性のために、一様なBECは崩壊し局在することである。スタグフレーションはエネルギーが厳密に0で実現するので、宇宙項Aが漸近的に消滅する。つまり、BEC崩壊とBEC再凝縮が繰り返し起こり、そのつど宇宙項に相当する真空エネルギーが減少するのである。このことは数値的にも確認されたc意義と重要性:1. 宇宙項問題の解決。過去には一様モードの範囲で純力学的にこの問題が論じられていた。我々は一様モード崩壊など相転移を通して、A=0が実現する新しい視点を与えた。2. 相転移が作る宇宙構造。BEC生成/崩壊の連続が、初期から現在まで繋がっている可能性を指摘し、暗黒物質・エネルギーだけでなく加速膨張も統一するモデルを提案した。【宇宙の暗黒物質乱流論】宇宙の暗黒物質乱流論を発展させた。無衝突系の線形摂動が火面通過後、どのような秩序を作るかを議論し、現在観測されている宇宙の様々なスケーリング則が、初期条件でなく、構造形成過程の必然として出現するシナリオを完成させた。意義と重要性:1. 非線形領域で作られる構造の普遍性のみならず、その簡単な解析方法を与えた。2. 個別に初期条件依存して議論されている様々なスケーリングの統一的な理解が可能になった。これには磁場や角運動量分布の普遍性も含まれる。

【暗能量和暗物质凝聚态宇宙模型】我们已经为我们提出的新宇宙模型奠定了基础。特别是，到目前为止我们只分析了暗物质均匀分布的情况，但我们讨论了非均匀模式的不稳定性和凝聚态的坍塌。分析和数值计算均得出 0.003 eV 的特征玻色子质量尺度。我们还发现，与塌陷相关的特征尺度高度依赖于其质量。 [量子经典相变] 很明显，我们迄今为止分析的有关量子测量和自发对称性破缺的论点可能以相当普遍的方式成立。通过将模型限制在自旋系统，并关注测量过程中的相变，我们获得了量子测量的四个要素（纠缠、退相干、前相干和对称性自毁）。我们的分析的有效性也适用于具有更一般对称性的系统。【自引力系统有序结构的普遍性】我们迄今为止的研究表明，自引力系统的“局域维里关系”特征的起源可以理解为自我批判组织。特别是，结果表明，可以通过重正化获得通用速度分布函数，并且可以通过应用蒸发速率均匀的准则由此导出局部维里关系。【费米子场凝聚相变与星系团周围暗物质】我们通过将Al689星系团周围的暗物质与中微子凝聚联系起来，讨论了宇宙中费米子凝聚的可能性。作为再现观测结果的费米子质量参数，得到了接近中微子质量的值。该模型预测密度分布将是平坦的，尤其是在中心，观测结果也显示出类似的特征。【BEC宇宙模型在早期宇宙中的应用】我们将BEC宇宙模型应用于早期宇宙并验证了其真实性。 http://arxiv.org/abs/0905.0173特别是，我们发现了滞胀期，通货膨胀期自然结束。这个时期有两个重要因素。第一个是由于强烈的粒子产生而导致的宇宙自发再加热。其次，由于其不稳定性，统一的 BEC 会崩溃并局部化。滞胀是在能量严格为0时实现的，因此宇宙项A渐近消失。也就是说，BEC塌缩和BEC再凝结反复发生，宇宙项对应的真空能量每次都会减少。这也得到了数值上的证实： 1. 解决宇宙学项问题。过去，这个问题是在一致模态范围内纯机械地讨论的。我们提供了一个新的视角，其中 A=0 是通过相变（例如均匀模式崩溃）实现的。 2. 相变产生的宇宙结构。他指出BEC的产生/衰变序列从一开始到现在都是相连的可能性，并提出了一个不仅统一暗物质和能量而且加速膨胀的模型。【宇宙暗物质湍流理论】发展了宇宙暗物质湍流理论。我们讨作为初始条件完成。意义和重要性： 1.我们不仅证明了非线性区域中创建的结构的普遍性，而且还提供了一种简单的分析方法。 2. 对根据初始条件单独讨论的各种标度有了统一的理解。这包括磁场和角动量分布的普遍性。