Frontiers of inflation in supergravity

超重力暴涨的前沿

• 批准号: 17J00731
• 负责人: 寺田 隆広
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J00731/
• 关键词: バウンス宇宙論; サイクリック宇宙論; インフレーション; 一般相対論; 二次重力波; 宇宙の再加熱; 物質優勢期; 原始ブラックホール; 重力波; ユニタリティ; ケーラー曲率; 超重力理論; グラヴィティーノ; 非線形表現

超重力理論や超弦理論では、スカラーポテンシャルの極小点の値が負である事がよくある。スカラー場がその周辺を通ると、宇宙は膨張から収縮に転じる。過去又は将来の宇宙で収縮が起きた場合でも、再び宇宙が膨張に転じ、指数関数的な急膨張であるインフレーションを引き起こせる事を示した。先行研究ではエネルギー条件を破るといった強い仮定がおかれていたが、正の空間曲率を仮定すれば通常の一般相対論の枠組み内で再膨張を引き起こせる事を示した。しかも、再膨張の為に導入する仕組みがインフレーションを可能にするというエコノミカルな仕組みになっており、観測結果とも整合的である。また、前年度の「初期曲率揺らぎから二次的に誘起される重力波」（二次重力波）の研究を発展・応用させる形で宇宙の再加熱前後における重力波生成について調べたところ、再加熱の時間スケールによって大幅に重力波の強さが変わる事が判明した。通常、 再加熱前に物質優勢期を形成している物質は固有の崩壊率で崩壊していくが、これに伴って曲率揺らぎも減少し、更には重力波が大きく減少する事が分かった。対照的に、仮に先行研究と同様に突然の再加熱遷移が起こった場合には、見落とされていた速い振動項の寄与によって非常に大きな重力波が生成されることを示した。この寄与は非常に大きく、再加熱温度や物質優勢期の長さによっては将来の重力波観測実験によって観測可能である。逆に言えば重力波が観測されなかったとしても再加熱温度の制限が可能であり、素粒子論的宇宙論において大きな意味を持つと共にインフレーション模型へのヒントにもなる。これらの他に、宇宙の再加熱前（物質優勢期）に出来た原始ブラックホールの初期密集度について研究を行い、再加熱後（放射優勢期）と比べると密集しづらい事が分かった。超重力理論でも長い物質優勢期が実現される場合があり、その様な模型と観測の比較に貢献する結果である。

在超引力理论和超弦理论中，标量势的极小点的值常常为负值。当标量场经过它周围时，宇宙从膨胀变为收缩。研究表明，即使宇宙在过去或未来收缩，宇宙也可能再次开始膨胀，导致通货膨胀，这是快速的指数膨胀。先前的研究做出了强有力的假设，即能量条件将被违反，但我们表明，通过假设正空间曲率，可以在普通广义相对论的框架内引发重新膨胀。而且，为重新扩张而引入的机制是一种能够实现通货膨胀的经济机制，并且与观测结果一致。此外，我们通过扩展和应用前一年的“初始曲率波动二次诱发的引力波”（二次引力波）的研究，研究了宇宙再加热前后的引力波的产生。引力波的强度根据加热时间尺度的不同而发生显着变化。通常情况下，在再加热之前形成物质主导时期的物质会以其自身的衰变速率崩溃，但我们发现这会导致曲率波动减少，此外，引力波也会显着减少。相反，他们表明，如果像之前的研究那样发生突然的再加热转变，由于被忽视的快速振荡项的贡献，将会产生极大的引力波。这个贡献是非常大的，并且取决于再加热温度和物质主导周期的长度，在未来的引力波观测实验中将有可能观测到它。反之，即使观测不到引力波，也有可能限制再加热温度，这在粒子论宇宙学中具有重要意义，也为暴胀模型提供了线索。除了这些研究之外，我们还对宇宙再加热之前（物质主导时期）形成的原初黑洞的初始密度进行了研究，发现与再加热之后（辐射主导时期）相比，它们很难聚集在一起。 。即使在超引力理论中，在某些情况下也可以实现较长的物质主导周期，这一结果有助于对此类模型和观测结果进行比较。

项目成果

Enhancement of gravitational waves induced by scalar perturbations due to a sudden transition from an early matter era to the radiation era

从早期物质时代突​​然过渡到辐射时代引起的标量扰动引起的引力波增强

• 发表时间: 2019
• 作者: Takahiro Terada

Analytic Calculation of Gravitational Wave Spectrum Induced from Primordial Curvature Perturbations

原初曲率摄动引起的引力波谱的解析计算

• 发表时间: 2018
• 作者: Takahiro Terada

Semianalytic calculation of gravitational wave spectrum nonlinearly induced from primordial curvature perturbations

原初曲率摄动非线性引力波谱的半解析计算

• DOI: 10.1103/physrevd.97.123532
• 发表时间: 2018
• 影响因子: 5
• 作者: Kohri Kazunori;Terada Takahiro
• 通讯作者: Terada Takahiro

Gravitino problem in inflation driven by inflaton-polonyi Kahler coupling

暴胀-波洛尼卡勒耦合驱动的暴胀中的引力问题

• DOI: 10.1016/j.physletb.2017.12.038
• 发表时间: 2018
• 影响因子: 4.4
• 作者: Hasegawa Fuminori ; Nakayama Kazunori ; Terada Takahiro ; Yamada Yusuke
• 通讯作者: Yamada Yusuke

IPARCOS, Madrid(スペイン)

IPARCOS，马德里（西班牙）