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量子論的ガリレオン場の探索と宇宙論的制限

研究課題

研究課題/領域番号 13J09500
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(理論)
研究機関京都大学 (2014)
名古屋大学 (2013)

研究代表者

齋藤 亮 (2014)  京都大学, 基礎物理学研究所, 特別研究員(PD)

齊藤 亮 (2013)  名古屋大学, 大学院理学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
1,610千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 210千円)
2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2013年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワードガリレオン / 宇宙論 / 修正重力理論 / ガリレオン場 / 古典的ハミルトニアン / 量子論的ハミルトニアン / 宇宙論的摂動論
研究実績の概要

ガリレオン理論という単一スカラー場と質量の無い2自由度のテンサー場を含む理論を非摂動的に量子化し、宇宙論に応用しようとした。1年目の結果を受けて、一度ガリレオン理論の非摂動的正準量子化は諦めて、ガリレオン理論とは別の、さらに大きなクラスの理論(GLPV 理論)の理論の構造を調べた。この理論はガリレオンと同じく非正準な運動項を含むため、通常のやり方では正準形式に移れず、ハミルトニアンが構成できない。しかし、補助場のような場を使って、ラグランジアンに全微分項の違いは許して書き換えてやると、正準変数が定義でき、ハミルトニアンが構成できることがわかった。このハミルトニアンは、少なくとも古典的には元の書き換える前のラグランジアンと同じ時間発展を与える。しかし、ガリレオン理論も含めたこれらの理論は拘束系であり、量子化するためには拘束をすべて解いた物理的ハミルトニアンを求めるか、FPゴースト場を入れてBRST量子化するという広く知られた方法が必要である。両者は共変か共変でないかの違いしかないので、観測量を計算するときには同じ結果を与える。後者は非物理的な場を残さなくてはならないので、計算がやや煩雑になる。そのため、前者の拘束を解く方法で物理的ハミルトニアンを求めることを試みた。まず、あるゲージの下で、拘束条件をすべて求め、理論の自由度と物理的ハミルトニアンを求めることを行った。結果として、予想通りにテンサー場が2つとスカラー場が1つの理論になっており、物理的ハミルトニアンもマルチプライヤーについての微分方程式が解ければ求まることがわかった。この内容は論文にまとめられすでに出版されている。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Hamiltonian structure of scalar-tensor theories beyond Horndeski2014

    • 著者名/発表者名
      Chunshan Lin, Shinji Mukohayama, Ryo Namba, Rio Saitou
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 1410 号: 10 ページ: 71-86

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2014/10/071

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Constraints and equations of motion of the Horndeski theory and the GLPV theory2015

    • 著者名/発表者名
      Rio Saitou
    • 学会等名
      Mini-Workshop on Gravity and Cosmology
    • 発表場所
      IAP, Paris
    • 年月日
      2015-02-24 – 2015-02-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Structure of constraints of the theory beyond Horndeski2014

    • 著者名/発表者名
      Rio Saitou
    • 学会等名
      The 10th Asia-Pacific Symposium on Cosmology and Particle Astrophysics (CosPA 2014)
    • 発表場所
      University of Auckland, New Zealand
    • 年月日
      2014-12-08 – 2014-12-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Structure of constraints of the theory beyond Horndeski2014

    • 著者名/発表者名
      Rio Saitou
    • 学会等名
      The 24th Workshop on General Relativity and Gravitation (JGRG24)
    • 発表場所
      カブリ数物連携宇宙研究機構
    • 年月日
      2014-11-10 – 2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Correct interaction Hamiltonian for the primordial trispectrum2013

    • 著者名/発表者名
      Rio Saitou
    • 学会等名
      KMI-IEEC Joint International Workshop
    • 発表場所
      Nagoya University
    • 年月日
      2013-08-03
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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