Testing quantum gravity with cosmological perturbations
| Project/Area Number |
20F20326
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 外国 |
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| Review Section |
Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | Waseda University |
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| Host Researcher |
辻川 信二 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (30318802)
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| Foreign Research Fellow |
ELIZAGA NAVASCUE BEATRIZ 早稲田大学, 理工学術院, 外国人特別研究員
ELIZAGA NAVASCUES BEATRIZ 早稲田大学, 理工学術院, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2020-11-13 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2022: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 量子重力理論 / 密度揺らぎ / インフレーション / ループ量子宇宙論 / 量子化 / 重力波 |
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| Outline of Research at the Start |
宇宙開闢の頃の物理現象を探るには，一般相対論と量子論を統一した量子重力理論が必要であると考えられている. そのような統一理論の有力候補であるループ量子重力理論に基づき，宇宙論的密度揺らぎの進化についての詳細な解析を行い，インフレーション期に生成される密度揺らぎと重力波のスペクトルの計算と，宇宙背景輻射の観測データに基づく量子補正に対する制限の研究を行う.
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度における研究成果の主要なものは，ループ量子宇宙論における密度揺らぎの進化について，理論的な定式化と様々な解析評価を与えたものである．特に原始密度揺らぎの進化について，一般に量子化に関していくつかの不定性が存在するため，ループ量子宇宙論の枠組みにおいて，揺らぎの振動数が自然な振る舞いを示すような量子化の手法について考察した．特に，Mukhanov-Sasaki変数と呼ばれるスカラー密度揺らぎのゲージ不変量が，正常な振動数を持つような場合について得られる密度揺らぎの詳細なダイナミックスについて明らかにした．
さらに，ループ量子宇宙論で密度揺らぎが正常な振る舞いを見せる量子化の枠組みで，宇宙初期のインフレーションにおいてそのような量子補正が与える影響について議論した．特に，インフレーション前に存在し得る宇宙のバウンス解を考慮することで，その時期に生成される密度揺らぎのスペクトルがどのような影響を受けるのかについて調べた．特にこのようなバウンス期の存在によって，宇宙初期の特異点の問題の解消だけでなく，量子効果が一般に原始密度揺らぎのスペクトルに影響を与えることを示した．
上記の研究内容は訪日後，2本の学術論文としてまとめられており，現在査読者によるレビュー段階にある．さらに2020年度にはそれ以外にも3本の論文を執筆し，それらの2つは学術雑誌に出版されている．また，2020年12月に開催された日韓共同の国際会議において，その研究成果を口頭で発表した．
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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
ループ量子宇宙論での密度揺らぎに関して，振動数が自然な振る舞いを持つ量子化の手法を考察し，その場合の揺らぎの進化に関して明らかにすることができた．また，原始密度揺らぎに関する量子補正の研究に関する解析評価の研究も推進させ，インフレーションの物理に関係する密度揺らぎのスペクトルを評価することを可能にした．これは今後，量子補正の大きさを宇宙背景輻射の観測から探る際に，有用になると期待される．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はまず，ループ量子宇宙論における宇宙論的密度揺らぎの計算に関する解析的な評価をさらに推進させていく．特に，同理論におけるいくつかのアプローチの間の関係を調べ，それらから引き出せる共通の性質について調べる．それに加えて，ループ量子論のいくつかの量子状態の中から信頼できるものを選び，それを宇宙論的密度揺らぎの非ガウス性の計算に応用する．特にこれらの量子的な補正を定量的に正確に取り扱うために，ハミルトニアンを用いた解析を推進させる．また，ループ量子論をブラックホールの物理に応用することで，ホーキング輻射などの現象において，量子補正などの効果が引き出せるかについて議論する．
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
