2016 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Why does the Universe accelerate? - Exhaustive study and challenge for the future - |
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15H05895
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
大栗 博司 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 主任研究員 (20185234)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
早田 次郎 神戸大学, 理学研究科, 教授 (00222076)
野村 泰紀 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 主任研究員 (40647616)
山本 一博 広島大学, 理学研究科, 准教授 (50284154)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 超弦理論 / 量子重力理論 / 宇宙論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大栗は、弱い重力予想の精密化を提案し、これにより超対称性の破れた反ドジッター時空間が不安定であることを予想した。
野村は、AdS/CFT対応を超えるホログラフィック理論の一般的な性質についての系統的な解析を発表した。特に、漸近的にAdS空間でない場合には、理論のエンタングルメントの構造が通常のCFTの真空とは大きく異なる事を指摘し、そのような理論の持つ一般的な性質を詳細に議論した。また、暗黒物質が複合粒子として生じるような自然な模型を提唱し、その現象論的帰結を調べた。
早田は、超軽量アクシオン暗黒物質のコヒーレントな振動を重力波干渉計で観測することが可能かどうかを調べた。現在の感度では難しいが、ダークエネルギーを説明する修正重力理論の枠組みで考えると、共鳴によってシグナルが増大し、観測できることを示した。
山本は、第一に銀河分布のバイスペクトル対する現象論的模型に関する研究を進めた。ハローアプローチに基づいた準解析的模型を構築し、シミュレーションによるSDSSⅢ-LOWZ銀河擬似サンプルとの比較を行い比較的良く一致することを示した。さらに近似により解析的近似表式の導出と、その振る舞いを決める物理的因子を明らかにした。また、修正重力理論の研究として、重力波の位相速度が光速より遅くなると発生する重力チェレンコフ放射に着目し、これが重力波の分散関係や重力理論に与える制限を研究した。双重力理論模型に基づいた宇宙論模型では、テンソルモードの他にベクトルモードからの放射があることを明らかにしたが、強い制限にはならないことが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
野村は、漸近的に反ド・ジッターではない一般の時空を記述するホログラフィックな理論を構築する事は、量子重力の最終的な理論を手に入れる上での一里塚になると考えられる。本年度の研究ではそのような理論が持つであろう一般的な性質についての解析を行い、理論のエンタングルメントの構造を理解するなど一定の成果を得ることが出来た。
早田は、弦理論から予言されているアクシオン暗黒物質を実証するための理論的な研究をおこなっているが、重力波観測で用いられている手法がアクシオンの観測にも応用できることを示すことに成功した。
山本は、主としてインフレーション後の宇宙の進化と構造形成から加速宇宙の研究を進めることを目的としている。構造形成に関してはこれまでに、銀河分布のバイスペクトルの振る舞いについて、現象論的模型を導入して理解を進め成果を得た。一方、量子場の真空の性質を深く理解し検証することは、宇宙項問題と宇宙の加速膨張の問題にヒントを与えるかもしれない。量子場の真空に関連したテーマとして、ウンルー効果に起因する放射があるかという問題に対して、厳密に解くことのできる理論模型を解析して量子放射があることを示し、それがウンルー効果を引き起こす起源として知られる量子場のエンタングルメントに起源があることを示唆する結果を得た。この研究は、曲った時空上の量子場の研究に関する新しい知見として大変興味深い。
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| Strategy for Future Research Activity |
大栗は、ドジッター時空間や、より一般的な加速宇宙について、スワンプランド条件の適用を研究する。
野村は、一般の時空を記述するホログラフィックな理論の更なる性質を調べる。具体的な手法としては、AdS/CFT対応で明らかになった時空の幾何とホログラフィック理論の量子情報量の関係のうち一般化が可能であるようなものを用いて、ホログラフィックな理論の様々な物理量を計算しその性質を調べる。また、宇宙初期に起こったと考えられるインフレーションについても調べる予定である。
早田は、今後は、さらに様々な質量領域でアクシオンを探索するための理論研究を行うことを計画している。
山本は、銀河大規模構造のバイスペクトルに関する研究では、赤方偏移空間歪みがバイスペクトルの振る舞いにどのように影響を与えるか、定性的かつ定量的に詳しく調べる必要がある。これに関しては、赤方偏移空間歪みを取り出すバイスペクトルの多重極展開の高次項を調べてみる必要がある。また、大規模構造の重力ポテンシャルが引き起こす重力赤方偏移の検出が報告されており、重力理論の検証へ応用が可能かもしれない。大規模構造における重力赤方偏移のシグナルを定量的に調べて、新しい重力の検証法を探求する。また、ウンルー効果と量子場に関する研究成果は、曲った時空上の量子場に関する新しい知見でもあり、ドシッター時空への拡張を念頭に研究を継続したい。
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