2020 Fiscal Year Research-status Report
修正重力理論における非線形ダイナミクスと超弦理論の検証
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18K03630
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
鳥居 隆 大阪工業大学, ロボティクス&デザイン工学部, 教授 (00360199)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
真貝 寿明 大阪工業大学, 情報科学部, 教授 (30267405)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 修正重力理論 / 高次元時空 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は修正重力理論として超弦理論から導出される高次曲率項を含んだ理論（Gauss-Bonnet重力理論およびdilaton場を含んだ理論）において，解析的および数値的手法を駆使して非線形ダイナミクスの一端を明らかにし，理論や時空次元による定性的・定量的違いを評価することを目的としている。そのために (A)モデルの定式化と数値コードの開発を行い，具体的な物理現象として (B)ブラックホールと時空特異点 (C)重力波伝播 (D)宇宙進化モデルを調べる。
2020年度（令和２年度）は，dilaton場を含むGauss-Bonnet重力理論と，より一般化されたHorndeski理論のN+1分解（N＋1次元時空を時間と空間方向に分離する定式化）のコード開発 (A) を継続している。dilaton場と曲率高次項との結合の影響で，真空におけるアルゴリズムがそのまま適用できないため，新たなものを開発しその完成に取り組んでいる。 (B)ではブラックホールの準固有振動と重力波を調べ，エコー現象やスカラー波などの現象を解析している。コード使える理論モデルでは定性的に異なる振る舞いをすることがわかった。これにより将来的には観測される重力波から重力理論を決定することができる。ワームホール(B)の研究では宇宙項の存在，スカラー場の質量項の有無による解の性質を調べた。
また，アウトリーチ活動や教育活動を継続して行っている。前年度に論文として報告した宇宙をテーマしたPBL（課題解決型授業）ではテーマを拡大し，発展的に展開し，その他に市民講座も行っている。また，共同研究者の真貝は引き続き日本の重力波KAGRAプロジェクトの科学部門の代表として活動し，また，宇宙研究の解説記事などを出している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
解析的な理論計算に関して概ね当初の予定どおりに研究が進んでいるが，令和１年度から依然としてコード開発に遅れが生じている。スカラー場の導入や曲率高次項との結合のためにモデルや基礎方程式が非常に複雑になっているためで，N+1分解のコード開発において曲率高事項の特異性の扱いが困難となっている。一方，光伝播座標での数値コードの開発に着手した。N+1分解と光伝播座標とで，双方の結果を突き合わせて結果を確かめていくために，いずれのコード開発も慎重に進めている状況である。
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| Strategy for Future Research Activity |
Gauss-Bonnet項とdilaton場を含んだモデルでN+1分解を用いた数値コードのチェックを行い，それをHorndeski理論へと発展させコードを完成させる。また光伝播座標を用いた数値コードも作り，双方の比較，チェックを行う。
物理現象として双方のコードでブラックホールの準固有振動を再現し，日本の重力波検出器KAGRAの結果と比較可能になるように，開発を進める。宇宙論の問題を新たに扱うとともに，ワームホール研究における宇宙項と質量項の問題も継続して展開する。
また，これらの研究の社会へのフィードバックとして，理科教育分野における発信を継続していく。PBL型授業の実践，その手法の開発と報告などがこれに対応する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナ感染症拡大防止のため，多くの関連する学会や研究会が中止となり，それらが次年度使用分に回っている。
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Research Products
(12 results)
