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修正重力理論, 素粒子物理に基づく暗黒エネルギーの起源の探究

Research Project

Project/Area Number 09F09029
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
Research InstitutionTokyo University of Science

Principal Investigator

辻川 信二  東京理科大学, 理学部・第二部物理学科, 准教授

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) DEFELICE Antonio  東京理科大学, 理学部・第二部物理学科, 外国人特別研究員
DE FELICE Antonio  東京理科大学, 理学部・第二部物理学科, 外国人特別研究員
DE FELICE Antonio  東京理科大学, 理学部・第二部物理学科, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2009 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2011: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2010: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2009: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywords暗黒エネルギー / 密度揺らぎ / 暗黒物質 / 宇宙の大規模構造 / インフレーション / 超弦理論 / 修正重力理論 / 宇宙背景輻射
Research Abstract

本年度は,ほとんどの暗黒エネルギー模型を含むような一般的なスカラーテンソル理論における,宇宙論的密度揺らぎの進化と模型の有効性の条件を明らかにする研究を主に行った.特に,宇宙の大規模構造や重力レンズの観測と関連する物質の密度揺らぎに関して,その成長率を決める実効的な重力結合の大きさを一般的に導出した.さらに,重力ポテンシャルの進化を表す式も導きだし,これは宇宙背景輻射の観測と直接関係する重要な結果である.また,一般的なスカラーテンソル理論においてゴーストや不安定性を避ける条件を求めることで,有効な暗黒エネルギー模型の構築に重要な寄与を与えたと考えられる.特に,ガリレオンと呼ばれるスカラー場を拡張した新たな暗黒エネルギー模型を提唱し,理論的に矛盾のないパラメータ領域を明らかにした.さらに,この新たな模型でトラッカーと呼ばれるアトラクター解の存在を示し,これは最終的に加速膨張へとつながる解である.このトラッカー解に関して,超新星,宇宙背景輻射,バリオン音響振動の最新の観測から,有効なパラメータ領域に制限を与えた,さらに,物質密度揺らぎと宇宙背景輻射の温度揺らぎとの相関から,模型にどのような制限がつくかについての研究も行った.
これらの研究に加えて,宇宙の局所領域において一般相対論を回復する機構を,スカラーテンソル理論において調べた。特に,理論が一般相対論的な特徴を回復するような半径(ヴァインシュタイン半径)を一般的に導出した.このヴァインシュタイン機構が有効に働くための条件から,修正重力理論のラグランジアンに制限を与えた.以上のように,暗黒エネルギーの宇宙論的なダイナミックスと宇宙の局所領域の振る舞いから,暗黒エネルギーの模型の選別を行い,将来の観測からの模型への制限に重要な寄与を与えたと考えられる.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

研究開始当初は,いくつかの修正重力理論に基づく暗黒エネルギー模型の構築と観測からの制限に関する研究を行う予定であったが,ほとんどの暗黒エネルギー模型を内包するような非常に一般的なスカラーテンソル理論において,非常に一般的な解析を行うことができた。この意味で,研究は当初の計画以上に進展していると言える.

Strategy for Future Research Activity

今後は,観測により暗黒エネルギー模型の候補をより絞り込み,暗黒エネルギーの性質に迫っていく予定である,

Report

(3 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2012 2011 2010 2009

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 9 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Conditions for the cosmological viability of the most general scalar-tensor theories2012

    • Author(s)
      A.De Felice, S.Tsujikawa
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      Volume: 1,202 Issue: 02 Pages: 1-24

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2012/02/007

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cosmological constraints on extended Galileon models2012

    • Author(s)
      A.De Felice, S.Tsujikawa
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      Volume: 1,203 Issue: 03 Pages: 1-26

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2012/03/025

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effective gravitational couplings for cosmological perturbations in the most general scalar-tensor theories2011

    • Author(s)
      A.De Felice, T.Kobayashi, S.Tsujikawa
    • Journal Title

      Physics Letters B

      Volume: 706 Issue: 2-3 Pages: 123-133

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2011.11.028

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] f(R) theories2010

    • Author(s)
      A.De Felice, S.Tsujikawa
    • Journal Title

      Living Reviews in Relativity

      Volume: 13,3 Pages: 1-156

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Generalized Brans-Dicke theories2010

    • Author(s)
      A.De Felice, S.Tsujikawa
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticle physics

      Volume: 1007,024 Pages: 1-19

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Observational constraints on Galileon cosmology2010

    • Author(s)
      S.Nesseris, A.De Felice, S.Tsuiikawa
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 82,124054 Pages: 1-13

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Matter instabilities in general Gauss-Bonnet gravity2010

    • Author(s)
      A.De Felice, D.Mota, S.Tsujikawa
    • Journal Title

      Physical Review D 81,023532

      Pages: 1-9

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Construction of cosmologically viable f(G)dark energy models2009

    • Author(s)
      A.De Felice, S.Tsujikawa
    • Journal Title

      Physics Letters B 675

      Pages: 1-8

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Solar system constraints on f(G)gravity models2009

    • Author(s)
      A.De Felice, S.Tsujikawa
    • Journal Title

      Physical Review D 80,063516

      Pages: 1-15

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Dark energy in the most general scalar-tensor theories with second-order equations2011

    • Author(s)
      S.Tsujikawa
    • Organizer
      The Dark Universe Conference
    • Place of Presentation
      ハイデルベルク,ドイツ
    • Year and Date
      2011-10-06
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Scale dependent superluminal propagation in modified gravity2010

    • Author(s)
      A.De Felice
    • Organizer
      IEU-APCTP workshop
    • Place of Presentation
      ソウル (韓国)
    • Year and Date
      2010-05-18
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Recent status of dark energy2009

    • Author(s)
      S.Tsujikawa
    • Organizer
      International workshop on Dark Matter, Dark Energy and Matter-Antimatter Asymmetry
    • Place of Presentation
      Hsinchu, Taiwan
    • Year and Date
      2009-11-21
    • Related Report
      2009 Annual Research Report

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Published: 2009-04-01   Modified: 2024-03-26  

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