2019 Fiscal Year Research-status Report
Exploring higher-derivative theories of gravity
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18K13565
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
本橋 隼人 京都大学, 基礎物理学研究所, 研究員 (00708563)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 修正重力 / 高階微分 / ブラックホール |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、ブラックホール連星合体からの重力波やブラックホールの影の観測が現実のものとなり、高階微分重力理論を検証するうえで、ブラックホールの研究は非常に重要な位置を占めている。前年度までの研究成果では、高階微分重力理論におけるブラックホール厳密解を導出したが、その安定性は非自明であった。厳密解が存在していても、微小な摂動に対して不安定である場合、実際に実現される解とみなすことはできない。そのため、厳密解の安定性解析は重要である。今年度は、回転しないブラックホールを表す静的球対称時空の奇パリティ線形摂動に対する安定性解析を行い、安定条件を導出することに成功した。
さらに、近年の研究により、高階微分重力理論における厳密解の一部は、隅パリティ摂動が強結合であることが明らかとなった。強結合した理論の場合、摂動の高次項の補正が無視できないため、線形摂動論を用いた安定性解析は適用できない。これに対して私は、オストログラドスキー・ゴーストを排除するために理論に課した縮退条件を、あえて弱く破ることで強結合を回避する機構を発見した。弦楽器の変則調弦を表す音楽用語をとって、これをスコルダトゥーラ機構と名付けた。このような縮退条件を破る高階微分項の存在は、有効理論の立場では自然なことである。スコルダトゥーラ機構ではこのような高階微分項を利用して、分散関係を改善し強結合を避けると同時に、縮退条件の破れに伴って現れるゴーストは有効理論の適用範囲のエネルギースケールより上に現れるように調整するという、画期的な手法である。
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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
今年度は、高階微分重力理論の検証のために重要となるブラックホール解の線形摂動論において興味深い成果を挙げることができた。静的球対称時空というもっとも基本的なブラックホール時空における奇パリティ摂動に対する安定性条件を明らかにするとともに、隅パリティ摂動が孕む強結合を回避するスコルダトゥーラ機構を提唱した。いずれの研究成果も応用性の高いものである。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度までの研究では主に静的球対称解に注目してきたが、現実のブラックホールは自転していることが知られている。より一般的には、電荷を持つことも可能である。一般相対論においては、電荷を持つ回転ブラックホール解はカー・ニューマン解として知られている。高階微分重力理論において同種の解の導出が可能か、今後の研究で明らかにしたい。
また、有効理論の立場から自然に導入されるスコルダトゥーラ機構を考慮した高階微分重力理論における現象論については未開拓であり、将来研究として、ブラックホール時空における摂動の振る舞いへの影響や、インフレーション模型における観測的検証可能性などを検討したい。
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| Causes of Carryover |
年度末のCOVID-19の流行に伴い、予定していた出張を中止したため、次年度使用額が生じた。これは次年度の出張費に充てる予定である。
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Research Products
(16 results)
