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精密観測時代における宇宙論的揺らぎの非線形性解析手法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 14J03409
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)
研究機関東京工業大学

研究代表者

成子 篤  東京工業大学, 理学院, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード空間勾配展開法 / Horndeski 理論 / 宇宙無毛仮説 / CMB / 修正重力理論 / 離形変換 / 宇宙マイクロ波背景輻射 / 非ガウス性 / インフレーション
研究実績の概要

本年度は、現在の宇宙の加速膨張を説明する一つの手だてとして注目される拡張型重力理論に対し、空間勾配展開法を適用することにより、隠れた重力理論の性質を明らかにする研究を行った。拡張型重力理論の代表格として知られるスカラー・テンソル理論、その中でも特に、重力場とスカラー場の方程式が2階までの微分方程式に従う一般論である Horndeski 理論に注目する。この理論の1つの大きな特徴として、スカラー場と重力場の運動項の間に結合が存在する点が挙げられ、これにより宇宙膨張に際して宇宙の非等方性が増大する可能性がある。
空間的に一様だが、非等方性が存在するような宇宙を考え、空間勾配展開法を用いることにより、宇宙の非等方性のふるまいを解析した。その結果、比較的簡単なモデルの場合には「宇宙無毛仮説」の予言と一致し、宇宙の非等方性は指数関数的に減衰することがわかった。一方、スカラー場と重力場の運動項の間に結合があるような場合には、一般的には有限の非等方性が残ることを見出した。

また本年は、宇宙マイクロ波背景輻射(CMB)の偏光に関する研究も行った。CMB光子の温度揺らぎの発展は、Boltzmann方程式により記述されるが、その方程式の非線形項からの寄与を正確に評価することが、観測技術の発展と相まってこれからますます重要になる。他方、私は過去に共同研究者と共に、光子の温度揺らぎに寄与する非線形効果をうまく評価するための方法、「Curve-of-sight」公式の導出を行った。そこで本年は、光子の温度揺らぎのみならずその偏光に対しても、生成される非線形効果を評価できるように、既存の公式の拡張を行った。得られた公式に基づいて、Boltzmann方程式のいくつかの非線形項からの影響を定量的に評価した。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 4件、 査読あり 9件、 謝辞記載あり 9件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 11件、 招待講演 6件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Extended vector-tensor theories2017

    • 著者名/発表者名
      Rampei Kimura, Atsushi Naruko, Daisuke Yoshida
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2017 号: 01 ページ: 1-36

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2017/01/002

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Gravitational Scalar Tensor Theory2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Naruko, Daisuke Yoshida, Shinji Mukohyama
    • 雑誌名

      Classical and Quantum Gravity

      巻: 33 号: 9 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1088/0264-9381/33/9/09lt01

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multi-disformal invariance of non-linear primordial perturbations2015

    • 著者名/発表者名
      Yuki Watanabe, Atsushi Naruko, Misao Sasaki
    • 雑誌名

      Europhysics Letters

      巻: 111 号: 3 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1209/0295-5075/111/39002

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cosmological disformal invariance2015

    • 著者名/発表者名
      Guillem Domenech, Atsushi Naruko, Misao Sasaki
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2015 号: 10 ページ: 1-22

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2015/10/067

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Derivative-dependent metric transformation and physical degrees of freedom2015

    • 著者名/発表者名
      Guillem Domenech, Shinji Mukohyama, Ryo Namba, Atsushi Naruko, Rio Saitou, Yota Watanabe
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 92 号: 8 ページ: 1-18

    • DOI

      10.1103/physrevd.92.084027

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Anisotropic inflation reexamined: upper bound on broken rotational invariance during inflation2015

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Naruko, Eiichiro Komatsu, Masahide Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2015 号: 04 ページ: 1-22

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2015/04/045

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Probing small-scale non-Gaussianity from anisotropies in acoustic reheating2015

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Naruko, Atsuhisa Ota, Masahide Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2015

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Cosmology in rotation-invariant massive gravity with non-trivial fiducial metric2014

    • 著者名/発表者名
      David Langlois, Shinji Mukohyama, Ryo Namba, Atsushi Naruko
    • 雑誌名

      Classical and Quantum Gravity

      巻: 31 号: 17 ページ: 1-25

    • DOI

      10.1088/0264-9381/31/17/175003

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Geodesic curve-of-sight formulae for the cosmic microwave background: a unified treatment of redshift, time delay, and lensing2014

    • 著者名/発表者名
      Ryo Saito, Atsushi Naruko, Takashi Hiramatsu, Misao Sasaki
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2014 号: 10 ページ: 1-40

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2014/10/051

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 一般的なスカラー・テンソル理論とその宇宙論への応用2017

    • 著者名/発表者名
      成子 篤
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Extended Vector-Tensor theories2017

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Naruko
    • 学会等名
      新学術領域「加速宇宙」シンポジウム
    • 発表場所
      KEK
    • 年月日
      2017-03-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Extended Vector-Tensor theories2017

    • 著者名/発表者名
      成子 篤
    • 学会等名
      Workshop on gravity and cosmology
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所
    • 年月日
      2017-03-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Extended Vector-Tensor theories2017

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Naruko
    • 学会等名
      New perspectives on cosmology
    • 発表場所
      APCTP
    • 年月日
      2017-02-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Extended Vector-Tensor theories2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Naruko
    • 学会等名
      GWastro symposium
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所
    • 年月日
      2016-12-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 縮退したベクトル・テンソル理論2016

    • 著者名/発表者名
      成子 篤
    • 学会等名
      理論懇シンポジウム
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2016-12-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Extended Vector-Tensor theories2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Naruko
    • 学会等名
      JGRG26
    • 発表場所
      大阪市立大学
    • 年月日
      2016-10-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Some thoughts on Horndeski's hair2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Naruko
    • 学会等名
      Workshop on Particle Physics, Cosmology, and Gravitation
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2016-09-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ホルンデスキー理論における宇宙の非等方性について2016

    • 著者名/発表者名
      成子 篤
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 縮退したスカラー・ベクター・テンソル理論2016

    • 著者名/発表者名
      成子 篤
    • 学会等名
      相対論宇宙論 弘前研究会 2016
    • 発表場所
      弘前大学
    • 年月日
      2016-08-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Gravitational scalar-tensor theory2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Naruko
    • 学会等名
      GR21
    • 発表場所
      Columbia University
    • 年月日
      2016-07-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Geodesic curve-of-sight formulae for the cosmic microwave background2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Naruko
    • 学会等名
      New perspective on theory and observation of large-scale structure
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所
    • 年月日
      2016-06-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On Horndeski’s hair2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Naruko
    • 学会等名
      Miniworkshop on cosmology
    • 発表場所
      APCTP
    • 年月日
      2016-05-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 重力的スカラー・テンソル理論2016

    • 著者名/発表者名
      成子 篤
    • 学会等名
      日本物理学会第 71 回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Gravitational scalar-tensor theory2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Naruko
    • 学会等名
      New perspectives on cosmology
    • 発表場所
      Asia Pacific Center for Theoretical Physics
    • 年月日
      2016-01-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gravitational scalar-tensor theory2015

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Naruko
    • 学会等名
      The 25th workshop on General Relativity and Gravitation in Japan
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所
    • 年月日
      2015-12-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 重力的スカラー・テンソル理論2015

    • 著者名/発表者名
      成子 篤
    • 学会等名
      第4回 観測的宇宙論ワークショップ
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所
    • 年月日
      2015-11-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Gravitational scalar-tensor theory2015

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Naruko
    • 学会等名
      2nd mini-workshop on gravity and cosmology
    • 発表場所
      Institut Astrophysique de Paris
    • 年月日
      2015-10-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 宇宙論における離形変換不変性2015

    • 著者名/発表者名
      成子 篤
    • 学会等名
      日本物理学会 2015年秋季大会
    • 発表場所
      大阪市立大学
    • 年月日
      2015-09-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Towards testing gravity theory with a pulsar-BH system2015

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Naruko
    • 学会等名
      パルサー・突発天体に関するミニワークショップ
    • 発表場所
      神戸市教育会館
    • 年月日
      2015-09-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 修正重力理論における弱く回転するブラックホール解2015

    • 著者名/発表者名
      成子 篤
    • 学会等名
      日本物理学会春季大会
    • 発表場所
      早稲田大学 (東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 銀河系中心ブラックホールによる相対論検証2015

    • 著者名/発表者名
      成子 篤
    • 学会等名
      SKA-Japanワークショップ2015
    • 発表場所
      国立天文台 (東京都三鷹市)
    • 年月日
      2015-03-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] CMB beyond linear order2014

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Naruko
    • 学会等名
      Miniworkshop on cosmology
    • 発表場所
      APCTP (韓国浦項市)
    • 年月日
      2014-12-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Geodesic “curve”-of-sight formulae for the cosmic microwave background2014

    • 著者名/発表者名
      成子 篤
    • 学会等名
      第3回観測的宇宙論ワークショップ
    • 発表場所
      名古屋大学 (愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2014-11-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Cosmology in rotation-invariant massive gravity with non-trivial fiducial metric2014

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Naruko
    • 学会等名
      The 23th workshop on General Relativity and Gravitation in Japan
    • 発表場所
      東京大学 カブリ数物連携宇宙研究機構 (千葉県柏市)
    • 年月日
      2014-11-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 一様非等方時空における宇宙論的揺らぎ2014

    • 著者名/発表者名
      成子 篤
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      佐賀大学 (佐賀県佐賀市)
    • 年月日
      2014-09-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Geodesic curve-of-sight formulae for the cosmic microwave background2014

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Naruko
    • 学会等名
      Relativistic cosmology
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所 (京都府京都市)
    • 年月日
      2014-09-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] 数理科学 (宇宙の揺らぎと摂動論)2016

    • 著者名/発表者名
      佐々木 節、成子 篤
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      サイエンス社
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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