【研究分野】素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理

【研究領域課題番号】23340058 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

重力波 / 宇宙論 / インフレーション / 位相的欠陥 / 相転移 / DECIGO / BICEP2 / 宇宙マイクロ波背景放射 / 原始ブラックホール / コズミックストリング / Bモード偏光 / 宇宙ひも / テンソルゆらぎ / 超弦理論

【研究成果の概要】

本研究計画によって、重力波を新たな観測手段として、それを用いた宇宙論を本格的に創成して、電磁波観測では得られない初期宇宙に直接迫る方法を展開した。具体的には、曲率ゆらぎだけではなく、テンソルゆらぎ(量子的重力波)をプローブとして、最も一般的なインフレーションモデルを包括的に弁別する方法を与えることに成功した。また、格子上でのスカラー場の時間発展を数値的に追うことにより、初期宇宙でのスカラー場ダイナミクスから得られる重力波放射を、さまざまな場合について明らかにした。さらに、スペースレーザー干渉計DECIGOによって宇宙の熱史をどの程度明らかにできるか、定量的に解析した、等の成果を挙げた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2011-04-01 - 2015-03-31

【配分額】19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円)

【研究分野】物理学一般

【研究領域課題番号】07304033 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

宇宙定数 / インフレーション / 宇宙背景輻射 / 大規模構造 / 銀河の化学進化 / 重力レンズ / ドジッター時空 / 宇宙年令 / ハッブル定数 / 相転移 / 元素合成

【研究成果の概要】

1)宇宙の光度密度と宇宙定数
近年系統的に高赤方偏移領域での銀河の光度分布、星形成率の探査が行われるようになって来た。戸谷、吉井ととに、カナダフランス赤方偏移探査のデータを銀河のスペクトルを説明することのできる最もらしい銀河進化のモデル、有本吉井モデルから予想される理論的進化計算との比較を行った。その結果きわめて高い確率で宇宙定数が存在する宇宙のモデルが観測と一致することを見出した。95%の確かさで無次元宇宙定数は0.41以上、また通常の平坦なアインシュタイン・ドシッタモデルは99%で除外されるとの結果が導かれた。さらに高赤方偏移領域での観測と比較するならば、銀河進化のモデルとしては、ガスが降着しつづけるモデルが星形成率の探査とよく一致することが分かった。また楕円銀河の形成時期はかなり高赤方偏移領域(〜4)であることが好ましいことが分かった。楕円銀河形成時に放出される紫外線は宇宙をイオン化するに適量であるだけでなく、合成された金属元素が銀河間空間に放出されるならば、QSOの吸収線から得られる観測量を説明し得る。
2)元素合成
ビッグバン元素合成は宇宙のバリオン密度良き指針である。近年軽元素の観測が観測技術の進歩に伴い、最近の観測の結果、特に観測家の示すような厳しい誤差範囲を信ずるならば、もっとも単純なビッグバン元素合成の理論は観測と矛盾が生じる。ビックバンの危機と呼ぶ研究者もいる。最近、宇宙のレプトン数が非対称である宇宙での元素合成を、理論の誤差をモンテカルロ計算によって統計的に評価しながら調べた。その結果、現在の観測値をもっとも説明できる量は、ニュートリノの縮退パラメータが0.043±0.040、またバリオン密度パラメータが、0.015+0.006-0.003であることが95%の確かさでいえることがわかった。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1995 - 1996

【配分額】6,400千円 (直接経費: 6,400千円)