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2017 Fiscal Year Research-status Report

一般相対論を超える理論の多角的な検証

Research Project

Project/Area Number 16K05359
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, 教授 (30318802)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords一般相対論 / 拡張重力理論 / ダークエネルギー / インフレーション / 重力波 / 宇宙の大規模構造 / 密度揺らぎ / ブラックホール
Outline of Annual Research Achievements

本年度は主に,ベクトル場が重力と結合している一般的な枠組みであるベクトルテンソル理論に基づいて,宇宙の加速膨張を引き起こす有効な模型の構築とブラックホール解の構築を行った.特に,理論的な問題を含まない最も一般的な理論である,拡張されたプロカ理論に基づく暗黒エネルギー模型に対して,超新星,宇宙背景輻射,バリオン音響振動,宇宙赤方偏移空間での密度揺らぎの成長率のデータから観測的な制限を与え,標準的な加速膨張の模型である宇宙項よりも,観測的に好まれるという興味深い結果を得た.さらに同模型において,ベクトル場が物質場と結合している際に,ヴァインシュタイン機構という働きによって,宇宙の局所領域において第5の力の伝搬が抑制されることを示し,太陽系での局所重力の実験と整合的であることを明らかにした.
これらの研究に加えて,ベクトルテンソル理論において新たなブラックホール解を構築し,ベクトル場の寄与によって一般相対論と異なる兆候がブラックホールの周りで現れることを示した.さらに得られたブラックホール解の周りで,摂動解析を行い,いくつかのブラックホール解がそのような安定性の解析によって棄却されることを示した.また,ブラックホール解から放出される重力波の伝搬速度を求め,それが重力波の観測とどのように関係するかを調べた.さらに,ベクトルテンソル理論を中性子星に応用し,ベクトル場の効果によって,観測と合うように中性子星の質量を増加させることが可能であることを示した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

重力波の新たな観測データが2017年に得られたことによって,拡張重力理論に基づく宇宙の後期加速膨張の模型に強い制限を与えることが可能になった.さらに,拡張重力理論に基づいた新たなブラックホール解の構築に成功し,重力波の観測によってそのようなブラックホール解の現実性に関してテストできるようになった.

Strategy for Future Research Activity

今後は,スカラーテンソル理論およびベクトルテンソル理論を統一した,スカラーベクトルテンソル理論における宇宙論,特にダークエネルギー,インフレーション,密度揺らぎの進化に関する研究を行う.さらに,同理論におけるブラックホール解の構築を行い,拡張重力理論の兆候を様々な形で検証していく.

Causes of Carryover

2017年3月の海外出張の際に必要な旅費が,科研費残額では不足していたため,それは次年度に回し,2018年7月の国際会議出張で使用する予定.

  • Research Products

    (16 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Peer Reviewed: 8 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] チューリッヒ工科大学(スイス)

    • Country Name
      SWITZERLAND
    • Counterpart Institution
      チューリッヒ工科大学
  • [Int'l Joint Research] リスボン大学(ポルトガル)

    • Country Name
      PORTUGAL
    • Counterpart Institution
      リスボン大学
  • [Int'l Joint Research] ワルシャワ大学(ポーランド)

    • Country Name
      POLAND
    • Counterpart Institution
      ワルシャワ大学
  • [Journal Article] Observational signatures of the parametric amplification of gravitational waves during reheating after inflation2018

    • Author(s)
      Sachiko Kuroyanagi, Chunshan Lin, Misao Sasaki, Shinji Tsujikawa
    • Journal Title

      PHYSICAL REVIEW D

      Volume: 97, 023516 Pages: 1-18

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevD.97.023516

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Dark energy survivals in massive gravity after GW170817: SO(3) invariant2018

    • Author(s)
      Lavinia Heisenberg, Shinji Tsujikawa
    • Journal Title

      JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS

      Volume: 1801,44 Pages: 1-35

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2018/01/044

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Black hole perturbations in vector-tensor theories: the odd-mode analysis2018

    • Author(s)
      Ryotaro Kase, Masato Minamitsuji, Shinji Tsujikawa, and Ying-li Zhang
    • Journal Title

      JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS

      Volume: 1802,48 Pages: 1-37

    • DOI

      https://doi.org/10.1088/1475-7516/2018/02/048

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Hairy black hole solutions in U(1) gauge-invariant scalar-vector-tensor theories2018

    • Author(s)
      Lavinia Heisenberg, Shinji Tsujikawa
    • Journal Title

      PHYSICS LETTERS B

      Volume: 780 Pages: 638-646

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.physletb.2018.03.059

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Observational constraints on generalized Proca theories2017

    • Author(s)
      Antonio De Felice, Lavinia Heisenberg, Shinji Tsujikawa
    • Journal Title

      PHYSICAL REVIEW D

      Volume: 95, 123540 Pages: 1-18

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevD.95.123540

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Cosmology in beyond-generalized Proca theories2017

    • Author(s)
      Shintaro Nakamura, Ryotaro Kase, and Shinji Tsujikawa
    • Journal Title

      PHYSICAL REVIEW D

      Volume: 95, 104001 Pages: 1-22

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevD.95.104001

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Black holes in vector-tensor theories2017

    • Author(s)
      Lavinia Heisenberg, Ryotaro Kase, Masato Minamitsuji, Shinji Tsujikawa
    • Journal Title

      JOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS

      Volume: 1708, 24 Pages: 1-38

    • DOI

      https://doi.org/10.1088/1475-7516/2017/08/024

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Hairy black-hole solutions in generalized Proca theories2017

    • Author(s)
      Lavinia Heisenberg, Ryotaro Kase, Masato Minamitsuji, Shinji Tsujikawa
    • Journal Title

      PHYSICAL REVIEW D

      Volume: 96, 084049 Pages: 1-6

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevD.96.084049

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dark energy in vector-tensor theories2017

    • Author(s)
      Shinji Tsujikawa
    • Organizer
      CosKASI Conference 2017
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Hairy black holes in vector-tensor theories2017

    • Author(s)
      Shinji Tsujikawa
    • Organizer
      4-th Korea-Japan joint workshop on dark energy at KMI
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Cosmology in generalized Proca theories2017

    • Author(s)
      Shinji Tsujikawa
    • Organizer
      Ninth Aegean summer school- Einstein's theory of gravity and its modifications: From theory to observations
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Inflationaway gravitational waves in a generalized class of Horndeski theories2017

    • Author(s)
      Shinji Tsujikawa
    • Organizer
      International Symposium on Gravitational Waves, 2017
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 東京理科大学辻川研究室

    • URL

      http://www.rs.kagu.tus.ac.jp/shinji/Tsujikawaj.html

URL: 

Published: 2018-12-17  

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