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修正重力理論とその宇宙論への応用

研究課題

研究課題/領域番号 14J11495
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

吉田 大介  東京工業大学, 大学院理工学研究科(理学系), 特別研究員(DC1)

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
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード重力理論 / 修正重力理論 / ベクトルテンソル理論 / 高階微分重力理論 / ゴースト不安定性 / 宇宙論 / 摂動論 / 特異点 / massive gravity / bigravity / ブラックホール
研究実績の概要

一般相対論の代替理論としてどのような可能性があるかを探求するため、平成28年度に以下3つの研究を行った。
1.重力場と質量を持ったベクトル場の非自明な相互作用の探求:宇宙初期のインフレーションや現在の宇宙の加速膨張を、重力場と非自明に相互作用するスカラー場(もっとも単純な場)によって説明しようという研究がこれまで盛んに行われてきた。これらの研究により、いままで不可能であると考えられていた余分なゴースト自由度を生じない高階微分を含む相互作用の存在が明らかになった。私はスカラー場に関するこれらの近年の発展が、より複雑な、質量を持ったベクトル場に関しても応用可能であることに着目し、これまでに誰も提唱していなかった余分な自由度の生じない重力場とベクトル場の相互作用を構築した。
2.上記の理論における、宇宙の安定性の解析:上記のようなベクトル場が存在する場合に、実際の宇宙膨張にどのような影響を及ぼすか、特に、膨張宇宙が安定かどうかは極めて重要である。私はこの理論が加速膨張宇宙解を持つことを明らかにし、さらに、宇宙論的摂動論を用いた解析により、加速膨張宇宙が安定であることを明らかにした。
3.高階微分重力理論による宇宙初期特異点回避の研究:特異点の生成は一般相対論の抱える大きな問題である。特異点が生成されうる強重力領域では重力の量子効果が無視できなくなると予想され、これが特異点の生成を妨げるはずだと期待されている。したがって、特異点の生成されない古典重力理論が構築は未知の量子重力理論の古典的有効理論の有力な候補となる。私は曲率スカラーに上限が存在するような高階微分重力理論に関し、膨張宇宙解を構築した。私は膨張宇宙解の周りの摂動を解析することによって、従来知らていた理論はゴースト不安定を生じ整合的でないことを明らかにした。さらに、このゴースト不安定性を回避するような新しい理論の拡張に成功した。

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

    (21件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] McGill University(カナダ)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [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] Perturbations of cosmological and black hole solutions in massive gravity and bi-gravity2016

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Kobayashi, Masaru Siino, Masahide Yamaguchi, Daisuke Yoshida
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 10 号: 10 ページ: 103E02-103E02

    • DOI

      10.1093/ptep/ptw145

    • 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] Coupling between Galileon and massive gravity with composite metrics2015

    • 著者名/発表者名
      Xian Gao, Daisuke Yoshida
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 92 号: 4 ページ: 044057-044057

    • DOI

      10.1103/physrevd.92.044057

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Covariant Stueckelberg analysis of de Rham-Gabadadze-Tolley massive gravity with a general fiducial metric2014

    • 著者名/発表者名
      Xian Gao, Tsutomu Kobayashi, Masahide Yamaguchi, Daisuke Yoshida
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 90 号: 12 ページ: 124073-124073

    • DOI

      10.1103/physrevd.90.124073

    • 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] Ghost Free Extensions of Nonsingular Higher Derivative Gravity2016

    • 著者名/発表者名
      吉田大介
    • 学会等名
      JGRG26
    • 発表場所
      大阪市立大学
    • 年月日
      2016-10-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ghost free extension of nonsingular higher derivative gravity2016

    • 著者名/発表者名
      吉田大介
    • 学会等名
      Workshop on Particle physics, Cosmology and Gravitation
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2016-09-28
    • 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
      吉田大介
    • 学会等名
      RESCEU Summer School 2016
    • 発表場所
      岐阜県臥龍の郷
    • 年月日
      2016-08-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] bi-gravityにおける摂動解析2016

    • 著者名/発表者名
      吉田大介
    • 学会等名
      第17回特異点研究会
    • 発表場所
      慶応義塾大学
    • 年月日
      2016-01-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] bi-gravityにおけるdecoupling limit2016

    • 著者名/発表者名
      吉田大介
    • 学会等名
      日本物理学会2016年度秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Perturbations of Cosmological and Black Hole Solutions in Massive Gravity and Bi-Gravity2015

    • 著者名/発表者名
      吉田大介
    • 学会等名
      JGRG25
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所
    • 年月日
      2015-12-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] bi-gravityにおける一様等方時空・ブラックホール時空の摂動2015

    • 著者名/発表者名
      吉田大介
    • 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
      2015-09-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Perturbations of Cosmological and Black hole Solutions in Bi-gravity2015

    • 著者名/発表者名
      吉田大介
    • 学会等名
      COSMO15
    • 発表場所
      University of Warsaw
    • 年月日
      2015-09-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Perturbations of cosmological and black hole solutions in bi-gravity2015

    • 著者名/発表者名
      吉田大介
    • 学会等名
      RESCEU Summer School 2015
    • 発表場所
      栃木県鬼怒川グリーンパレス
    • 年月日
      2015-08-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Galileon場と結合したmassive gravityにおける宇宙論2015

    • 著者名/発表者名
      吉田大介
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      東京都、新宿区、早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Covariant Stuckelberg analysis of dRGT massive gravity with a general fiducial metric2014

    • 著者名/発表者名
      吉田大介
    • 学会等名
      JGRG22
    • 発表場所
      千葉県、柏市、Kavli IPMU
    • 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] dRGT massive gravityにおけるStueckelberg解析2014

    • 著者名/発表者名
      吉田大介
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      佐賀県、佐賀市、佐賀大学
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Stueckelberg analysis in dRGT massive gravity on general fiducial metric2014

    • 著者名/発表者名
      吉田大介
    • 学会等名
      COSMO2014
    • 発表場所
      Chicago University, Chicago, Illinois, USA
    • 年月日
      2014-08-25 – 2014-08-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Stueckelberg analysis in dRGT massive gravity on general fiducial metric2014

    • 著者名/発表者名
      吉田大介
    • 学会等名
      RESCEU Summer School
    • 発表場所
      長野県、松本市、地本屋
    • 年月日
      2014-07-31 – 2014-08-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 一般の基準計量のdRGT massive gravityにおけるStueckelberg解析2014

    • 著者名/発表者名
      吉田大介
    • 学会等名
      第44回天文・天体若手夏の学校
    • 発表場所
      長野県、千曲市、ホテル圓山荘
    • 年月日
      2014-07-28 – 2014-07-31
    • 関連する報告書
      2014 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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