2021 Fiscal Year Annual Research Report
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19H01891
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
成子 篤 京都大学, 基礎物理学研究所, 特定助教 (80749507)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山内 大介 神奈川大学, 工学部, 助教 (10624645)
齊藤 遼 山口大学, 大学院創成科学研究科, 講師 (70781392)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 相対論的宇宙論 / 宇宙マイクロ波背景放射 / 宇宙大規模構造 / 重力波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度である本年度は、原始ゆらぎの非線形進化に関する研究をさらに発展させるとともに、背景重力波の観測可能性に関する研究を行なった。
背景重力波は、将来的に宇宙マイクロ波背景放射と共に初期宇宙を探る重要なツールになると期待される。そのために重要となるのが、重力波源の峻別である。背景重力波を生み出す起源としては、宇宙に存在する天体、宇宙ひも、宇宙の相転移、宇宙のインフレーションなど様々な可能性がある。本研究では、その中でもインフレーション起源の背景重力波の特定が可能かどうか、検証を行った。インフレーションは宇宙の地平線スケール以上の長い波長を持つ重力波を生み出すという特徴があり、その特徴は対蹠相関（反対方向から到来する重力波間の相関）として観測量に現れる。対蹠相関の原理的な観測可能性を検討し、背景重力波の持つ統計的等方性で決定されることを見出した。
また、宇宙初期の宇宙のインフレーション時に生成された長い波長のゆらぎについて、その非線形性まで考慮して解析を行うために、通常の宇宙論的摂動論とは異なる手法である空間勾配展開法を用いた解析を行なった。特に、宇宙のインフレーションは真空のエネルギーを担うスカラー場によって引き起こされたと考えており、いわゆるスカラー・テンソル理論に対し空間勾配展開法を適用し解析を進めた。
重力と物質を記述する場の作用自体に空間勾配展開法を適用し、共変的な重力理論が内包する拘束条件を解くことにより、作用を1つのスカラー自由度と重力波に対応する2つの自由度のみを用いて記述することができた。これまでの研究においては、場の方程式に空間勾配展開法を適用し、方程式を組み合わせた結果スカラー自由度と重力波に対するマスター方程式が導出されてきた。しかしながら本研究により、より一般的なスカラーテンソル理論に対しても、非常に見通しよく対応する方程式を導出することができた。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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