物理第2教室発表会 2006.3.7. 弦理論と宇宙論の接点はあるのか？早田次郎天体核研究室弦理論サイドから見ると加速器はミクロを見る顕微鏡現実の世界 U (1) 対称性対称性の自発的な破れヒッグス粒子ミクロの世界 SU (2) U (1) 対称性ワインバーグ・サラム理論加速器でヒッグス粒子を発見することが必要弦理論は10次元を予言現実の世界 4次元の時空自発的コンパクト化ラディオン KK粒子ミクロの世界 10次元の時空超弦理論宇宙はミクロを見る顕微鏡弦理論が宇宙論に期待することはスモーキングガンの発見一方、宇宙論サイドから見ると宇宙の標準モデル 4次元宇宙は一般相対性理論によって記述される宇宙は素粒子論の標準モデルに現れる粒子で満ちているただし、一般相対性理論では宇宙初期特異点は避けられない WMAPが解き明かした現実の宇宙標準理論に出てくる粒子 4% Dominant components Dark energy 73% 揺らぎのスペクトルを説明するにはインフラトンが必要 Dark matter 23% 一般相対性理論の限界を示している宇宙論が弦理論に期待すること宇宙初期特異点の解消インフラトンの正体の解明宇宙のダークセクターの解明弦理論と宇宙論の接点を探る  弦理論の1ループ補正宇宙初期特異点の解消  ブレーンワールドインフラトンの正体の解明  ローレンツ不変性の破れ宇宙のダークセクターの解明宇宙初期特異点の解消 S.Kawai & J.Soda, 1998,1999 一般相対性理論ではエネルギー条件   3p  0 ヘテロティック超弦理論の1ループ補正理論では特異点が存在する背景重力波の生成？ p  (  1)  曲率揺らぎの時間発展重力波揺らぎの時間発展インフラトンの正体の解明弦理論によると、我々は10次元時空に浮かぶ4次元超曲面上に住んでいるかも 4-dimensions e, p, photon etc. Bulk space-time graviton インフラトンの正体は？ Inflation in the RS braneworld brane tension  H  36 4 2 bulk cosmological constant <0 2  8 G C 4 2       4 6 3 a High Energy Effect Bulk Effect inflaton on the Brane  inflaton in the bulk  S.Kobayashi, K.Koyama, J.Soda, 2001 Y.Himemoto & M.Sasaki フラックスが引き起こすインフレーション 1  S.Kanno, J.Soda & D. Wands, 2005 2 F5  インフラトンの幾何学化に成功 dS4 2  0 dS4 AdS5 再加熱衝突の痕跡として背景重力波が存在する可能性があるインフレーション終了 1  0 宇宙のダークセクターの解明ダークセクターの存在は低エネルギーでの重力理論が一般相対性理論とはかなり違ったものであることを示唆しているローレンツ不変性の破れが無い場合ブランス・ディッケ理論が唯一の可能性であった弦理論は最小の長さの単位を予言しているすなわち、ローレンツ不変性は少なくともプランクスケールでは破れているローレンツ不変性の破れを許す重力理論の中でダークセクターの解明が可能か？高エネルギー宇宙線の観測閾値  1020 eV p   p  0 p   n   平均自由行程  30Mpc GZK カットオフ大角度宇宙背景輻射異常 • Quadrupoleとoctopoleの軸の相関 Tegmark et al. 2004 • 10度スケールのコールドスポット Vielva et al. 2004 • 北半球と南半球の非対称性 Erikson et al. 2004 Bianchi Type VII(h) Universe? ローレンツ不変性の自発的な破れ真空期待値 0 u  u 0  1 Nambu-Goldstone boson u  universal rest frame 1 2   1    1 Low energy effective theory L  1 u u   2  3   u   u  4uu  u  u with u  u  1 ２階微分までを含む最も一般的な作用スカラー・ベクトル・テンソル理論最も一般的な現象論的フレームワークは S.Kanno & J.Soda, 2006  R    2 S   d x g   1 ( ) u   u   2 ( )    u   3 ( )  u  u 16 G 1 2     4 ( ) u u  u  u    u u  1        d 4 x  g Lm  g ,  2  4 Preferred frame u  u  1 Universal coupling g   f ( )  g   h( ) u u  理論の拡がりダークセクターの解明の可能性加速膨張解・・・現在進行中一様等方宇宙 u   (1,0,0,0) モデル ds2  dt 2  e2 (t )ij dxi dx j 1  1  32  3  A2 2 加速膨張宇宙 a(t )  e (t )  t  (t )  t g   f ( )  g   h( ) u u  6 A  1 1 2 6 A3  t p, p 1 1 13 p  2 を通してダークマターを説明したい弦理論と宇宙論の接点これからもっと拡がりを見せるはず