物質反物質非対称性の起源と暗黒物質およびインフレーション理論に関する研究

物质-反物质不对称性起源、暗物质和暴胀理论研究

基本信息

批准号：
16J02529
负责人：
山田將樹
金额：
$ 3.33万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J02529/
关键词：
インフレーションランドスケープ超弦理論暗黒物質

项目摘要

インフレーション理論は地平線問題や平坦性問題などの宇宙論的な諸問題の解決や、宇宙の構造形成の種の生成などの成功を収め、観測的にも確かな理論である。インフレーションのモデルには様々なものが提案されてきているが、本研究では理論的に他のモチベーションのあるモデルにのみ注目した。特に、超弦理論やその低エネルギー有効理論である超重力理論において自然に実現されるモデルに注目して研究を行った。超弦理論の低エネルギー有効理論においては、モジュライと呼ばれる軽いスカラー場がO(100)個現れることが知られており、これを用いてインフレーションを引き起こすことができる。このモジュライのポテンシャルは、場の個数が大量にあることから、大数の法則によってガウス性をもつ相関関数によってモデル化されることが期待される。このポテンシャルの統計的性質をで詳細に調べたことにより、垂直方向のスカラー場の質量がインフレーションのエネルギースケールよりも大きくなる条件を明らかにし、自然なパラメータの範囲ではゆらぎの非ガウス性や等曲率揺らぎの値が無視できることを示した。また、ガウス性を持つ相関関数から具体的なポテンシャルの形をランダムに生成する方法を提案した。これによって生成されたポテンシャルを用いて擬真空間のトンネル効果やインフラトンのダイナミクスを解析した結果、複雑な多次元のポテンシャルを用いてもインフレーションの予言は１次元の場合と同様であることを示した。さらに、我々の宇宙の曲率揺らぎの振幅の観測値を自然に再現するためには超対称性の破れのエネルギースケールの値に対して条件がつくことを示した。

暴胀理论成功地解决了视界问题、平坦度问题等各种宇宙学问题，并为宇宙结构的形成产生了种子，是一种观测上可靠的理论。尽管已经提出了各种通货膨胀模型，但本研究仅关注具有其他理论动机的模型。我们特别关注弦理论及其低能有效理论、超引力理论中自然实现的模型。在弦论的低能有效理论中，已知会出现称为模的 O(100) 光标量场，这可以用来引起膨胀。由于该模势具有大量场，因此期望根据大数定律通过高斯相关函数对其进行建模。通过详细研究该势的统计特性，我们阐明了垂直标量场的质量大于暴胀能量尺度的条件，表明涨落值可以忽略不计。我们还提出了一种从高斯相关函数随机生成特定势形状的方法。利用由此产生的势，我们分析了赝真空和暴胀子动力学之间的隧道效应，并表明即使使用复杂的多维势，暴胀的预测也与一维情况相同。此外，我们还表明，为了自然地再现宇宙中观测到的曲率波动幅度，超对称破缺的能量尺度值存在一个条件。