2020 Fiscal Year Annual Research Report
Cosmological model from the holographic equipartition law with a nonadditive entropy
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18K03613
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
小松 信義 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (20436827)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 加速膨張宇宙 / 宇宙論 / ホログラフィー原理 / エントロピー / 宇宙項 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，「ホログラフィー等分配則と非加法的エントロピーに基づく宇宙論モデル」を構築し，熱・統計力学的な視点から，加速膨張宇宙のメカニズムの解明に資することである。2018年度は，非加法的エントロピーを含む一般化エントロピーをホログラフィー等分配則に適用した宇宙論モデルを構築し，加速膨張に寄与する駆動項の大きさが熱力学的に制限されることを示した。2019年度は，この宇宙論モデルを非散逸的なΛ(t)CDMモデル（時間変化する宇宙項Λ(t)とコールドダークマターを仮定したモデル）として取り扱い，べき乗型の一般化した駆動項を用いて，宇宙の事象の地平面上の熱力学的特性を検討した。
最終年度である2020年度は，べき乗型の駆動項を散逸型の宇宙論モデル（例：粒子生成モデル）に適用した。べき乗型駆動項を有する散逸的モデルでは，ハッブル体積内で生成される不可逆的なエントロピーは，ハッブルパラメータに反比例することが判明した。さらに，エントロピー最大化原理に注目して，散逸的モデルの熱力学的制約条件を明らかにした。
これらの成果を踏まえて，非散逸的モデルと散逸的モデルの２つの宇宙論モデルについて，観測データに基づく制約上条件を解析し，熱力学的制約条件と組み合わせて，両モデルの評価を試みた。観測データには，宇宙背景膨張に関する光度距離の超新星データだけではなく，宇宙の構造形成に対応する密度揺らぎのデータも使用する。このため，2つのモデルの密度揺らぎについて線形擾乱解析用の定式化も行い，解析を実施した。その結果，観測データを満足し，熱力学的制約条件も満足する有力な宇宙論モデルは，非散逸的モデルのパラメータ範囲内にあることが判明した。このように，観測的制約条件と熱力学的制約条件を組み合わせた加速膨張宇宙モデルの評価手法を提案し，その有効性を確認することができた。
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Research Products
(4 results)
