2017 Fiscal Year Annual Research Report
新しい重力理論の探求と修正重力理論の観測的検証に関する理論研究
Publicly Offered Research
| Project Area | Why does the Universe accelerate? - Exhaustive study and challenge for the future - |
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| Project/Area Number |
16H01092
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
成子 篤 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (80749507)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 暗黒エネルギー / 縮退した運動項 / ベクトル場 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、初年度に定式化を行った新しいベクトル場の理論「Extended Vector-Tensor Theory」(以下 EVT 理論) に基づく宇宙論に関する研究を行なった。
EVT理論とは、拡張型重力理論の分野に置いて近年活発に議論されている、「縮退した運動項」という概念をベクトル場の理論に応用したもので、Maxwell 理論や有質量ベクトル場の理論である Proca 理論を一般化したものである。
他方、「縮退した運動項」の概念をスカラー場に適用したものは DHOST 理論と呼ばれるが、その理論を宇宙論に適用すると、重力ポテンシャル、もしくは重力波に不安定性が現れることが知られていた。そこで、EVT 理論を暗黒エネルギーの模型の1つとみなせるかどうか、また不安定性の起源が「縮退した運動項」という理論構造そのものに基づくものか、スカラー場の理論に特有なものか、これらの点を明らかにするために EVT 理論における宇宙論について調べた。
まず一様等方宇宙の動力学について調べたところ、様々な解が存在するが、その中でも宇宙の加速膨張を引き起こす解が実際に存在することが確かめられた。次に、宇宙に存在する星や銀河などの起源となる、非一様非等方な構造のふるまいについて調べた。宇宙論的線形摂動論を用いて、いわゆるスカラー・ベクター・テンサー型のゆらぎをそれぞれ解析したところ、全てのモードが不安定性なく健全にふるまうパラメータが存在することがわかった。
本結果は、「縮退した運動項」を持つスカラー場の理論に現れたゆらぎの不安定性は、スカラー場の理論に特有なものでしかなく、広汎な「縮退した運動項」の理論全体が宇宙に適用できる可能性があることを強く示唆する。今後、本研究で得られた結果を引き金にして、「縮退した運動項」の理論を用いた宇宙論に関する研究が活発に行われていくことが期待される。
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| Research Progress Status |
29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 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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