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2014 Fiscal Year Research-status Report

量子重力理論に基づく宇宙論

Research Project

Project/Area Number 24540256
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

向山 信治  京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (40396809)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2017-03-31
Keywords宇宙論 / 初期宇宙 / 量子重力
Outline of Annual Research Achievements

宇宙では、様々なスケールの物理現象が互いに影響を及ぼしながら絶えず起こっている。その中でも、最も壮大なスケールの物理を対象とするのが宇宙論であり、最も基本的な最小スケールの物理が素粒子物理そして量子重力であると言えよう。重要なことは、この両極端の物理は繋がっている、繋がらなければならない、ということである(Cosmic Uroboros)。生まれたばかりの宇宙は超高エネルギーの極限的状態にあるため、ミクロの物理が本質的になるからである。本研究の目的は、量子重力理論に基づいて、宇宙のより深い理解を得ることである。初期宇宙の研究は、量子重力理論を含む、超高エネルギー物理に有益な知見をもたらすと期待される。
具体的には、主に(i)量子重力理論に基づく宇宙論、(ii)非線形massive gravity理論に基づく宇宙論、についての研究をおこなった。(i)においては、Horava-Lifshitz重力理論のU(1)拡張において、PPNパラメータを全て計算し、太陽系内観測による制限を全て満たすことができることを示した。また、時間のないユークリッド空間の理論から、時間のあるローレンツ符号の計量およびそれを記述する理論を導くシナリオにおいて、Weyl spinorおよびMajorana spinorを組み込むことに成功し、ユークリッド空間の理論を出発点として素粒子の標準理論を導けることを示した。(ii)においては、quasidilaton場と重力場との新しい相互作用を導入することで、加速膨張宇宙論解を安定化することに成功した。他には、平坦な時空上のベクトル場の運動方程式が、場の2階微分について非線形になれないことを証明した。また、インフレーション中のベクトル場の粒子生成により、テンソル揺らぎのblue spectrumを生成可能であることを示した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

申請書には、26年度の課題として、①弦理論的インフレーション宇宙モデルの構築、②Horava-Lifshitz理論に基づく宇宙論、④余剰次元のダイナミクスとブレーン宇宙における重力の3つを記載した。②については十分な結果を出せた。24年度の報告書に記載したように、①については延期して、リーマン計量の理論がIRでローレンツ計量の理論に自発的に変化する機構についての研究に専念するように予定を変更している。その結果、このシナリオにWeyl spinorおよびMajorana spinorを組み込むことに成功し、ユークリッド空間の理論を出発点として素粒子の標準理論を導けることを示した。また、26年度の課題には含めなかった③非線形massive重力理論に基づく宇宙論については、quasidilaton場と重力場との新しい相互作用を導入することで、加速膨張宇宙論解を安定化することに成功するなど、十分な結果を出せた。また、25年度の報告書では、宇宙背景輻射のBモードに着目して研究を進めるとの推進方策を示したが、それにしたがって、インフレーション中のベクトル場の粒子生成により、テンソル揺らぎのblue spectrumを生成可能であることを示した。

Strategy for Future Research Activity

これまでの研究を発展させ、超弦理論やHorava-Lifshitz理論等の量子重力理論に基づいた、観測と矛盾のない宇宙シナリオの構築を目指す。

Causes of Carryover

ほぼ計画通りに出張したが、出張先の研究機関から旅費の支給があったため、当科研費による旅費使用額が計画よりも少なくて済んだ。

Expenditure Plan for Carryover Budget

物品費と旅費に使用。

  • Research Products

    (16 results)

All 2015 2014

All Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 11 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results,  Open Access: 6 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 5 results)

  • [Journal Article] Cosmological perturbations in massive gravity with doubly coupled matter2015

    • Author(s)
      A. Emir Gumrukcuoglu, Lavinia Heisenberg, Shinji Mukohyama
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      Volume: 1502 Pages: 022-0~

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2015/02/022

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Cosmology in bimetric theory with an effective composite coupling to matter2015

    • Author(s)
      A. Emir Gumrukcuoglu, Lavinia Heisenberg, Shinji Mukohyama, Norihiro Tanahashi
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      Volume: 1504 Pages: 008-0~

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2015/04/008

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Post-Newtonian approximations in the Horava-Lifshitz gravity with extra U(1) symmetry2014

    • Author(s)
      Kai Lin, Shinji Mukohyama, Anzhong Wang, Tao Zhu
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 89 Pages: 084022-1~25

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.89.084022

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A no-go theorem for generalized vector Galileons on flat spacetime2014

    • Author(s)
      Cedric Deffayet, A.Emir Gumrukcuoglu, Shinji Mukohyama, Yi Wang
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 1404 Pages: 082-0~14

    • DOI

      10.1007/JHEP04(2014)082

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Galileons Coupled to Massive Gravity: General Analysis and Cosmological Solutions2014

    • Author(s)
      Garrett Goon, A. Emir Gumrukcuoglu, Kurt Hinterbichler, Shinji Mukohyama, Mark Trodden
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      Volume: 1408 Pages: 008-0~23

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2014/08/008

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Emergent Lorentz Signature, Fermions, and the Standard Model2014

    • Author(s)
      John Kehayias, Shinji Mukohyama, Jean-Philippe Uzan
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 89 Pages: 105017-1~8

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.89.105017

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Viable cosmology in bimetric theory2014

    • Author(s)
      Antonio De Felice, A. Emir Gumrukcuoglu, Shinji Mukohyama, Norihiro Tanahashi, Takahiro Tanaka
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      Volume: 1406 Pages: 037-0~21

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2014/06/037

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Blue Tensor Spectrum from Particle Production during Inflation2014

    • Author(s)
      Shinji Mukohyama, Ryo Namba, Marco Peloso, Gary Shiu
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      Volume: 1408 Pages: 036-0~

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2014/08/036

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cosmology in rotation-invariant massive gravity with non-trivial fiducial metric2014

    • Author(s)
      David Langlois, Shinji Mukohyama, Ryo Namba, Atsushi Naruko
    • Journal Title

      Classical and Quantum Gravity

      Volume: 31 Pages: 175003-1~25

    • DOI

      10.1088/0264-9381/31/17/175003

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hamiltonian structure of scalar-tensor theories beyond Horndeski2014

    • Author(s)
      Chunshan Lin, Shinji Mukohyama, Ryo Namba, Rio Saitou
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      Volume: 1410 Pages: 071-0~

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2014/10/071

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A new quasidilaton theory of massive gravity2014

    • Author(s)
      Shinji Mukohyama
    • Journal Title

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      Volume: 1412 Pages: 011-0~

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2014/12/011

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Massive gravity and cosmology2014

    • Author(s)
      向山信治
    • Organizer
      日本物理学会年会
    • Place of Presentation
      佐賀大学
    • Year and Date
      2014-09-18 – 2014-09-18
    • Invited
  • [Presentation] Hamiltonian structure of scalar-tensor theories beyond Horndeski2014

    • Author(s)
      Shinji Mukohyama
    • Organizer
      Workshop on relativistic cosmology
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2014-09-16 – 2014-09-16
    • Invited
  • [Presentation] Massive gravity and cosmology2014

    • Author(s)
      Shinji Mukohyama
    • Organizer
      1st APCTP-TUS workshop on Dark Energy
    • Place of Presentation
      APCTP, Pohang, Korea
    • Year and Date
      2014-06-05 – 2014-06-05
    • Invited
  • [Presentation] Massive gravity and cosmology2014

    • Author(s)
      Shinji Mukohyama
    • Organizer
      New Perspectives on Cosmology
    • Place of Presentation
      IAS, Hong Kong
    • Year and Date
      2014-05-23 – 2014-05-23
    • Invited
  • [Presentation] Massive gravity and cosmology2014

    • Author(s)
      Shinji Mukohyama
    • Organizer
      Progress on Old and New Themes in Cosmology
    • Place of Presentation
      Avignon, France
    • Year and Date
      2014-04-17 – 2014-04-17
    • Invited

URL: 

Published: 2016-05-27  

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