スケール不変性に基づく標準理論の拡張と重力波による検証可能性

当研究では、スケール不変性に基づく素粒子の新物理由来の重力波が、宇宙空間検出器（LISA, DECIGO,BBO）から地上検出器（LIGO, Virgo, KAGRA）までの周波数帯で検出可能かを調べる。

素粒子の質量、暗黒物質の質量、プランク質量の起源を明らかにするために、スケール 不変性に基づき標準理論とアインシュタンの重力理論の拡張を図った。宇宙初期 のスケール相転移によって生成された重力波が宇宙空間検出器から地上検出器までの周波数帯で検出可能かを調べた。その結果、ヨーロッパのBBOにおいては5年間以上の観測を継続すれば検証可能であるが、日本のDECIGOの実験では難しいということが分かった。また、模型には暗黒物質が存在でき 、スケール不変性が自発的に破れる際に生ずる南部-Goldstoneボゾンが宇宙のインフレー ションに欠かせないインフラトンの役割を果たしていることを見出した。

暗黒物質を含めた素粒子の質量の起源は何かは分かっていない。質量次元があるパラメータを持つ理論では答えは見出せない。従って、質量次元がないパラメータを持つ理論（スケール不変な理論）に基づいて質量の起源を追求することは、ごく自然な方向である。当研究では、スケール不変性を指導原理とし素粒子の質量がダイナミカルに生成されるよう標準理論を拡張した。現実の世界にはスケールが存在しているので、スケール不変性は自発的に破れていなければならない。この自発的破れが宇宙初期に起こったとすると、それは相転移として起こり重力波が生成される。この重力波が将来の実験において観測可能かを調べることは、意義がある研究である。