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修正重力理論, 素粒子物理に基づく暗黒エネルギーの起源の探究

研究課題

研究課題/領域番号 09F09029
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(理論)
研究機関東京理科大学

研究代表者

辻川 信二  東京理科大学, 理学部・第二部物理学科, 准教授

研究分担者 DEFELICE Antonio  東京理科大学, 理学部・第二部物理学科, 外国人特別研究員
DE FELICE Antonio  東京理科大学, 理学部・第二部物理学科, 外国人特別研究員
DE FELICE Antonio  東京理科大学, 理学部・第二部物理学科, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2009 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2011年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2010年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2009年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワード暗黒エネルギー / 密度揺らぎ / 暗黒物質 / 宇宙の大規模構造 / インフレーション / 超弦理論 / 修正重力理論 / 宇宙背景輻射
研究概要

本年度は,ほとんどの暗黒エネルギー模型を含むような一般的なスカラーテンソル理論における,宇宙論的密度揺らぎの進化と模型の有効性の条件を明らかにする研究を主に行った.特に,宇宙の大規模構造や重力レンズの観測と関連する物質の密度揺らぎに関して,その成長率を決める実効的な重力結合の大きさを一般的に導出した.さらに,重力ポテンシャルの進化を表す式も導きだし,これは宇宙背景輻射の観測と直接関係する重要な結果である.また,一般的なスカラーテンソル理論においてゴーストや不安定性を避ける条件を求めることで,有効な暗黒エネルギー模型の構築に重要な寄与を与えたと考えられる.特に,ガリレオンと呼ばれるスカラー場を拡張した新たな暗黒エネルギー模型を提唱し,理論的に矛盾のないパラメータ領域を明らかにした.さらに,この新たな模型でトラッカーと呼ばれるアトラクター解の存在を示し,これは最終的に加速膨張へとつながる解である.このトラッカー解に関して,超新星,宇宙背景輻射,バリオン音響振動の最新の観測から,有効なパラメータ領域に制限を与えた,さらに,物質密度揺らぎと宇宙背景輻射の温度揺らぎとの相関から,模型にどのような制限がつくかについての研究も行った.
これらの研究に加えて,宇宙の局所領域において一般相対論を回復する機構を,スカラーテンソル理論において調べた。特に,理論が一般相対論的な特徴を回復するような半径(ヴァインシュタイン半径)を一般的に導出した.このヴァインシュタイン機構が有効に働くための条件から,修正重力理論のラグランジアンに制限を与えた.以上のように,暗黒エネルギーの宇宙論的なダイナミックスと宇宙の局所領域の振る舞いから,暗黒エネルギーの模型の選別を行い,将来の観測からの模型への制限に重要な寄与を与えたと考えられる.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

研究開始当初は,いくつかの修正重力理論に基づく暗黒エネルギー模型の構築と観測からの制限に関する研究を行う予定であったが,ほとんどの暗黒エネルギー模型を内包するような非常に一般的なスカラーテンソル理論において,非常に一般的な解析を行うことができた。この意味で,研究は当初の計画以上に進展していると言える.

今後の研究の推進方策

今後は,観測により暗黒エネルギー模型の候補をより絞り込み,暗黒エネルギーの性質に迫っていく予定である,

報告書

(3件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2012 2011 2010 2009

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Conditions for the cosmological viability of the most general scalar-tensor theories2012

    • 著者名/発表者名
      A.De Felice, S.Tsujikawa
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 1,202 号: 02 ページ: 1-24

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2012/02/007

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cosmological constraints on extended Galileon models2012

    • 著者名/発表者名
      A.De Felice, S.Tsujikawa
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 1,203 号: 03 ページ: 1-26

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2012/03/025

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effective gravitational couplings for cosmological perturbations in the most general scalar-tensor theories2011

    • 著者名/発表者名
      A.De Felice, T.Kobayashi, S.Tsujikawa
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 706 号: 2-3 ページ: 123-133

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2011.11.028

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] f(R) theories2010

    • 著者名/発表者名
      A.De Felice, S.Tsujikawa
    • 雑誌名

      Living Reviews in Relativity

      巻: 13,3 ページ: 1-156

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generalized Brans-Dicke theories2010

    • 著者名/発表者名
      A.De Felice, S.Tsujikawa
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle physics

      巻: 1007,024 ページ: 1-19

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observational constraints on Galileon cosmology2010

    • 著者名/発表者名
      S.Nesseris, A.De Felice, S.Tsuiikawa
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 82,124054 ページ: 1-13

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Matter instabilities in general Gauss-Bonnet gravity2010

    • 著者名/発表者名
      A.De Felice, D.Mota, S.Tsujikawa
    • 雑誌名

      Physical Review D 81,023532

      ページ: 1-9

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Construction of cosmologically viable f(G)dark energy models2009

    • 著者名/発表者名
      A.De Felice, S.Tsujikawa
    • 雑誌名

      Physics Letters B 675

      ページ: 1-8

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solar system constraints on f(G)gravity models2009

    • 著者名/発表者名
      A.De Felice, S.Tsujikawa
    • 雑誌名

      Physical Review D 80,063516

      ページ: 1-15

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Dark energy in the most general scalar-tensor theories with second-order equations2011

    • 著者名/発表者名
      S.Tsujikawa
    • 学会等名
      The Dark Universe Conference
    • 発表場所
      ハイデルベルク,ドイツ
    • 年月日
      2011-10-06
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Scale dependent superluminal propagation in modified gravity2010

    • 著者名/発表者名
      A.De Felice
    • 学会等名
      IEU-APCTP workshop
    • 発表場所
      ソウル (韓国)
    • 年月日
      2010-05-18
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Recent status of dark energy2009

    • 著者名/発表者名
      S.Tsujikawa
    • 学会等名
      International workshop on Dark Matter, Dark Energy and Matter-Antimatter Asymmetry
    • 発表場所
      Hsinchu, Taiwan
    • 年月日
      2009-11-21
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2024-03-26  

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