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観測から探る量子重力理論とその構築

Research Project

Project/Area Number 17J04978
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

新居 舜  名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2019: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords重力理論 / 観測的宇宙論 / 宇宙マイクロ波背景放射 / 重力波 / 銀河サーヴェイ / 等価原理 / 宇宙論 / 加速膨張 / 修正重力理論
Outline of Annual Research Achievements

近年、宇宙の時空間構造の解明に向けた研究は、重力理論に潜む内部自由度の性質の理論的研究と精密化した天文観測によるデータが両輪となり、急速に進展している。現存するデータを調べると、一般相対性理論と概ね整合的であることが理解された一方で、宇宙の加速膨張が少なくとも2度起きているという観測的示唆は、一般相対性理論を超える重力の物理を考える大きな契機を与えている。加えて、重力波が検出されたことにより、重力理論は直接的に検証することができるようになった。こうした時流において、多角的な現象と観測事実を組み合わせて、重力法則および時空構造の理解を深めるべく、採用期間中に4編の学術論文を出版した。それぞれの概要は以下の通りである。

(1) 宇宙マイクロ波背景放射がほぼ黒体放射であるという事実から、重力が光子にエネルギーを渡す物理機構が10の-5乗の精度で観測的に制限される。(2)中性子星連星合体GW170817の観測で得られた重力波の伝搬測度が光速と10の-15乗の精度で一致しているという事実は、重力理論の内部自由度に対して厳しい制限を与える。(3)将来計画されている地上重力波検出器を想定すると、宇宙空間を伝搬する重力波の減衰率から、重力定数の時間変化は1%程度まで観測的に制限できる。(4) 局所ローレンツ対称性が重力的に破れている理論の一例(Horava-Lifshitz重力理論)を調べると、宇宙誕生初期のインフレーション期において、長波長における曲率ゆらぎが断熱的に保存する。

採用期間中に、名古屋大学・エディンバラ大学 ジョイントディグリー・プログラムに選抜され(国内初)、John Peacock教授とともに、全天の銀河観測データ(主に電波カタログ)から120億年ほど前の宇宙における重力法則を調べる研究プロジェクトを立ち上げた。研究成果は近日中に論文にまとめる予定である。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2019 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] エディンバラ大学(英国)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] University of Edinburgh(英国)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] Generalized framework for testing gravity with gravitational-wave propagation. III. Future prospect2019

    • Author(s)
      Nishizawa Atsushi、Arai Shun
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 99 Issue: 10 Pages: 104038-104038

    • DOI

      10.1103/physrevd.99.104038

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Inflationary perturbations with Lifshitz scaling2019

    • Author(s)
      Arai Shun、Sibiryakov Sergey、Urakawa Yuko
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      Volume: 2019 Issue: 03 Pages: 034-034

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2019/03/034

    • Related Report
      2019 Annual Research Report 2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Generalized framework for testing gravity with gravitational-wave propagation. II. Constraints on Horndeski theory2018

    • Author(s)
      Arai Shun , Nishizawa Atsushi
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 97 Issue: 10 Pages: 104038-104038

    • DOI

      10.1103/physrevd.97.104038

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ハッブル定数の不一致問題を解決する重力理論モデルと観測的予言2019

    • Author(s)
      新居 舜
    • Organizer
      日本物理学会 2019年度秋季大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Modelling Gravitational-wave propagation through Large Scale Structure2019

    • Author(s)
      Shun Arai
    • Organizer
      GWPAW 2019
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Can we solve the Hubble tension in the framework of Horndeski theory?2019

    • Author(s)
      Shun Arai
    • Organizer
      JGRG29
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Observational predictions of the viable generalized scalar-tensor theory2019

    • Author(s)
      Shun Arai
    • Organizer
      KJWDE2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] How can we solve the Hubble tension in the framework of Horndeski theory2019

    • Author(s)
      Shun Arai
    • Organizer
      30th Texas Symposium
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Generalized criterion of thawing and freezing models in Horndeski theory2018

    • Author(s)
      Shun Arai
    • Organizer
      Fifteenth Marcel Grossmann Meeting MG 15 University of Rome "La Sapienza" - Rome
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Inflationary perturbations with Lifshitz scaling of gravity2018

    • Author(s)
      Shun Arai
    • Organizer
      Fifteenth Marcel Grossmann Meeting MG 15 University of Rome "La Sapienza" - Rome
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Constraints on time-varying gravitational constant with gravitational-waves observation2018

    • Author(s)
      Shun Arai
    • Organizer
      5th Korea Japan Workshop for Dark Energy 2018
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 宇宙マイクロ波背景放射と重力波の観測を用いた重力定数の時間変化への制限2018

    • Author(s)
      新居舜
    • Organizer
      日本物理学会 第73回春季大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Constraints on Horndeski theory with Gravitational Wave observations2017

    • Author(s)
      Shun Arai
    • Organizer
      The 4th Korea-Japan joint workshop on Dark Energy in KMI
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 重力波を用いた修正重力理論由来の加速膨張への制限2017

    • Author(s)
      新居舜
    • Organizer
      日本物理学会 第72回秋季大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Constraints on Horndeski theory with Gravitational Wave observations2017

    • Author(s)
      Shun Arai
    • Organizer
      JGRG27
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Monte Carlo approach for model classification in Horndeski theory2017

    • Author(s)
      Shun Arai
    • Organizer
      CosPA2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 重力波伝搬の観測による宇宙の加速膨張の起源の解明2017

    • Author(s)
      新居舜
    • Organizer
      第30回理論懇シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Classification of Dark Energy models in Horndeski theory with Monte-Carlo simulation2017

    • Author(s)
      Shun Arai
    • Organizer
      第2回加速シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] JGRG27でのJGRG presentation awardsの受賞

    • URL

      http://www-tap.scphys.kyoto-u.ac.jp/jgrg/award.html

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Remarks] 名古屋大学 物理学教室のホームページにて、JGRG27での受賞報告

    • URL

      https://www.phys.nagoya-u.ac.jp/

    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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