2017 Fiscal Year Annual Research Report
New developments of gravity theory research in gravitational wave physics / astronomy
| Project Area | Gravitational wave physics and astronomy: Genesis |
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| Project/Area Number |
17H06359
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
向山 信治 京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (40396809)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前田 恵一 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70199610)
浅田 秀樹 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (50301023)
須山 輝明 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (20456198)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 宇宙論 / 初期宇宙 / 量子重力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
向山（代表）は、アインシュタイン・エーテル理論について、GW170817を含む様々な観測や理論的整合性からの制限を精査した。前田（分担）は、bigravity理論に基づき，有質量重力子が局在化したgeon構造をつくることを指摘し、ダークマターとしての可能性を議論した。浅田（分担）は、新奇なエネルギーもしくは修正重力理論を視野に入れて、通常型でない光の伝播（凹型重力レンズ）の研究を行なった。須山（分担）は、宇宙初期に生成したかもしれない宇宙ひもや原始ブラックホールを、今後の重力波観測でどの程度検証できるかを調べた。早田（連携）は、アクシオン暗黒物質が存在するならば、その中を重力波が伝播するとき、チャーン・サイモン項を通したパラメータ共鳴が生じ、円偏極した重力波が生成され、これが観測される可能性があることを明らかにした。樽家（連携）は、シューマン共鳴の影響を解析的に見積もるモデルを構築し、磁気センサを用いた測定事実を説明するとともに、KAGRAなどの今後の観測から背景重力波を検出する際のインパクトを明らかにした。郡（連携）は、物質優勢宇宙において、密度ゆらぎから原始ブラックホールが生成される条件を導いた。小林（連携）は、高階微分理論に非可逆な共形変換を施すことにより縮退理論を生成する手法を考案した。重森（連携）は、弦理論における「D1-D5-Pブラックホール」と呼ばれるブラックホールの幾何状態を表す「超層解」と呼ばれる解の新しい例を構成した。中山（連携）は、超対称模型において、宇宙初期にアクシオンが爆発的に生成される現象を発見し、アクシオン粒子のエネルギースペクトルを解析するとともに、位相欠陥生成の可能性やこのときに発生する重力波の強度を見積もった。本橋（博士研究員）は、平面対称時空のもとで非最小結合を持ったスカラー場を考え、その力学的安定性に関する研究を進めた。
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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
５５編の論文を査読付き学術雑誌に出版し、国際会議や研究会で研究発表を５３回行なった。「研究実績の概要」で記述したように、学術的価値の高い研究を数多く行い、重力波観測が重力理論の発展を促す可能性、そして理論予言がさらなる実験の発展の動機付けとなる可能性を追求した。したがって、本研究はおおむね順調にしてんしていると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は、重力理論の検証に向け、天文学的・宇宙論的観点からの重力波の研究を総合的に推進するものである。当然全体として統一感をもって研究に臨むべきであるが、それと同時に、個々の研究に高い質が求められる。そこで、個々の研究の効率を最適化するため、本年度同様に、全体を A) 拡張重力理論に基づく宇宙シナリオの重力波による検証可能性; B) 拡張重力理論におけるコンパクト天体と重力波; C) 相対論的な強重力場での天体の運動と重力波生成・伝播; D) ブラックホール周りの粒子のカオス的運動など、相対論的力学系からの重力波; E) 重力波の伝搬に関する理論模型の探求と観測との比較による制限; F) インフレーション宇宙論の重力波物理としての側面; G) インフレーション後の再加熱過程における重力波の生成; H) レーザー干渉計やパルサータイミングを用いて背景重力波を検出する方法論; I) 原始ブラックホールの連星が放出する重力波; J) ブラックホールの微視的構造の理論的解明; K) 超弦理論などの量子重力理論に基づく宇宙論シナリオと重力波 の 11 課題に分類し、それぞれについて研究を遂行する。
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