インフレーション宇宙の研究

暴胀宇宙研究

基本信息

批准号：
10F00775
负责人：
佐々木節
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

近年の宇宙論的観測の進歩によって,インフレーション宇宙理論の証拠が続々と見つかりつつある。特に,インフレーション理論が予言する宇宙の曲率揺らぎの生成やそのスペクトルは,マイクロ波背景放射の揺らぎの観測データを非常によく説明する。しかし現状ではまだ,インフレーションを引き起こす場,インフラトン場が何であるかを特定するまでには至っていない。この現状の下,本研究では,様々なインフレーション宇宙モデルに関して,それらのダイナミクスをはじめとして,曲率揺らぎの統計的性質や重力波揺らぎのスペクトルを系統的に調べ,それぞれのモデルがどのような理論的予言をするか,また,それらがどのように検証できるかを明らかにすることを目指して研究を進めた。そして以下の成果を得た。「2次の宇宙論的摂動からの重力波」インフレーション宇宙では、宇宙の構造形成の種となる曲率揺らぎに加えて、時空の量子揺らぎが増幅し、現在重力波として観測されると期待されている。さらに、モデルによっては、摂動の2次で生成される重力波も将来的に観測可能と考えられている。しかし、摂動の振幅が大きすぎると原始ブラックホールの過剰生成が起こる。そこで、この2次摂動からの重力波を正確に評価し、原始ブラックホールの過剰生成の制限にかからない範囲で、実際に観測可能かどうかを調べた。その結果、いくつかのモデルで、DECIGO,BBOやLISAなどの将来のスペース重力波干渉計で十分観測可能であることを明らかにした。「複数場インフレーションモデルにおけるトライ・スペクトル」最近、インフレーション宇宙からの揺らぎの非線形性、特にその統計的非ガウス性の検出可能性が盛んに議論されており、曲率揺らぎの3点関数(バイ・スペクトル)に関しては、一般的な性質がかなり分かってきた。そこで、本研究では、場が2つある場合の一般的インフレーションモデルにおける曲率揺らぎの4点関数(トライ・スペクトル)に着目し、その性質を詳しく解析し、それがどのような場合に大きな値を取るかを系統的に明らかにした。

随着宇宙学观测的最新进展，暴胀宇宙理论的证据不断被发现。特别是，暴涨理论预测的宇宙曲率涨落的产生及其光谱很好地解释了微波背景辐射涨落的观测数据。然而，目前我们还没有确定引起暴胀的场，即暴胀场。在这种情况下，在本研究中，我们系统地研究了各种暴胀宇宙学模型，包括它们的动力学、曲率涨落的统计特性以及引力波涨落的频谱，本研究的目的是找出是否可以做出预测。以及如何验证它们。我们得到了以下结果。 “二阶宇宙摄动产生的引力波” 在暴胀宇宙中，除了曲率涨落构成宇宙结构形成的种子之外，时空的量子涨落也被放大，目前预计被观测为引力波。此外，根据模型的不同，二阶扰动产生的引力波被认为在未来也可能被观测到。然而，如果扰动幅度太大，就会出现原初黑洞的过度产生。因此，我们准确地评估了这种二次摄动产生的引力波，并研究了它们是否可以在不受原初黑洞过量产生的限制的情况下真正被观测到。结果，我们发现一些模型可以用未来的空间引力波干涉仪（例如 DECIGO、BBO 和 LISA）充分观测到。 “多场暴胀模型中的三谱”最近，暴胀宇宙波动的非线性，特别是检测其统计非高斯性的可能性，得到了积极的讨论，三点函数（双谱））的曲率波动已经被积极讨论），我们已经了解了很多关于它的一般性质。因此，在本研究中，我们重点研究了一般膨胀模型中存在两个场时的曲率涨落四点函数（trie谱），详细分析了其性质，并确定了它在什么情况下具有较大的值。系统地阐明了该做什么。