| Project/Area Number |
20K14471
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
加瀬 竜太郎 東京理科大学, 理学部第二部物理学科, 准教授 (10756406)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 暗黒エネルギー / ブラックホール / 中性子星 / 拡張重力理論 / 修正重力理論 / 宇宙物理学 / 宇宙論 |
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| Outline of Research at the Start |
宇宙の後期加速膨張の源である暗黒エネルギーは，現在の宇宙の組成比の約70%を占めていることが分かっているが，その起源は不明である．組成比の残りの大部分である約25%を占める暗黒物質についても起源が分かっていない．本研究は一般相対論を内包する一般的な拡張重力理論に基づき上記の未解決問題に挑む．特に近年の観測で指摘されている宇宙の密度揺らぎの振幅やハッブルパラメータの不一致問題について，二つの暗黒成分の相互作用を考慮することでその解決を図る．更に近年発展の著しい重力波観測と関連し，ブラックホールや中性子星といった強い重力場を生み出す局所天体について拡張重力理論が可観測量に与える影響を明らかにする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では暗黒エネルギーの起源解明という物理学における今世紀最大の課題の一つの解決を目指し，大スケールと小スケール双方から一般相対論を内包する拡張重力理論の検証を行った．初年度は主に宇宙論的な大スケールにおける研究を，二年目以降はブラックホール等のコンパクト天体に関する小スケールでの研究を主軸に据えた研究を行った．特に最終年度は，スカラー自由度とベクトル自由度の双方を取り入れた理論に基づいたブラックホール解の探索と安定性解析の一般的な枠組みの構築を主眼とした研究を実施している．これらの研究は2022年度に実施したHorndeski-Maxwell理論に基づくブラックホールに関する研究を発展させたものである．Horndeski-Maxwell理論は，スカラー自由度を導入した一般的な重力理論であるHorndeski理論に，スカラー自由度と電磁場（ベクトル自由度）との相互作用のうち最も単純なものを取り入れることで構築された理論である．このようなスカラー自由度とベクトル自由度の相互作用を更に一般化したものがScalar-Vector-Tensor理論（SVT理論）であり，研究代表者はこのSVT理論のうち特にU(1)ゲージ対称性を満たす完全なラグランジアンを用いて静的球対称なブラックホール解について奇パリティ／偶パリティ摂動に対する安定性解析を行った．そして，ブラックホール解が安定して存在する場合に理論に課せられる汎用的な条件を明らかにした．更にまた，ここまでの研究では電荷の存在を考慮したブラックホール解にのみ着目してきたが，磁荷を考慮した場合にどのようなブラックホール解が存在しうるのかを広範に探査し，これまで先行研究によって導かれてきたブラックホール解と区別可能な無毛定理を破る新規なブラックホール解の存在を明らかにした．
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