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Bigravity理論の理論的研究及び観測的検証性

研究課題

研究課題/領域番号 15J05540
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)
研究機関早稲田大学

研究代表者

青木 勝輝  早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2015-04-24 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,730千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2015年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード重力理論 / 宇宙論 / ダークマター / 修正重力理論 / 宇宙物理 / ダークエネルギー
研究実績の概要

ダークマター・ダークエネルギーはその存在は宇宙観測によって確かとなっているが、これらの正体は未だに明らかになっていない。本年度は昨年度に我々が提案した質量をもった重力子によって宇宙のダークマターを説明する手法を発展させ3件の論文をPhysical Review Dに発表した。1件目ではダークマター(質量をもった重力子)とダークエネルギーの結合を考え、その結果現在の宇宙のダークマターとバリオン比が初期条件によらず自然に説明されることを示したものである。一方、2件目では昨年度の手法をより一般化させ、大スケールの宇宙磁場によって生成される宇宙の僅かな非等方性(コヒーレントな重力子)によってダークマターを説明できることを示した。3件目ではこれらの手法を使うことで、重力波の有質量モードが自己重力によって安定に局在した新たな真空解を見つけることに成功した。これは一般相対論と明らかに区別可能な現象を予言するという意味で興味深い。
さらに本研究課題で培った経験を使って、重力理論の拡張という大きな課題の下、現在投稿中および投稿準備中の論文として以下の研究を行っている。1つ目は一般相対論の正準形式と正準変換に注目したものである。我々は正準変換の自由度を使って全く新たな重力場と物質場の結合方法を提案した。これにより例えば一般相対論で問題となる宇宙初期特異点が回避可能であることを示した。一方で投稿準備中の内容は幾何学の拡張に基づいた一般相対論の拡張である。我々は独立量の特殊な関係を要請せず重力法則によって時空の幾何構造を決定する計量アフィン形式を用いて、インフレーション理論への応用やこれまで議論されてきたスカラーテンソル理論への新たな示唆を与えることに成功した。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 8件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] ワルシャワ大学(ポーランド)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Condensate of Massive Graviton and Dark Matter2018

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Aoki, Kei-ichi Maeda
    • 雑誌名

      Phys.Rev. D

      巻: 97 号: 4

    • DOI

      10.1103/physrevd.97.044002

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Massive Graviton Geons2018

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Aoki, Kei-ichi Maeda, Yosuke Misonoh, Hirotada Okawa
    • 雑誌名

      Phys.Rev. D

      巻: 97 号: 4

    • DOI

      10.1103/physrevd.97.044005

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Massive graviton dark matter with environment dependent mass: A natural explanation of the dark matter-baryon ratio2017

    • 著者名/発表者名
      Aoki Katsuki , Mukohyama Shinji
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 96 号: 10

    • DOI

      10.1103/physrevd.96.104039

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Massive gravitons as dark matter and gravitational waves2016

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Aoki and Shinji Mukohyama
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 94 号: 2 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1103/physrevd.94.024001

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Vainshtein mechanism in massive gravity nonlinear sigma models2016

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Aoki and Shuntaro Mizno
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 94 号: 6 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1103/physrevd.94.064054

    • 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] Relativistic stars in bigravity theory2016

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Aoki, Kei-ichi Maeda, and Makoto Tanabe
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW D

      巻: 93,064054 号: 6 ページ: 1-21

    • DOI

      10.1103/physrevd.93.064054

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Stability of the Early Universe in Bigravity Theory2015

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Aoki, Kei-ichi Maeda, Ryo Namba
    • 雑誌名

      Physical Review

      巻: D92 号: 4 ページ: 044054-044054

    • DOI

      10.1103/physrevd.92.044054

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Massive Gravitons Geons: Self-gravitating massive gravitational waves2018

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Aoki, Kei-ichi. Maeda, Yosuke Misonoh and Hirotada Okawa
    • 学会等名
      GC2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Massive Graviton Geons2018

    • 著者名/発表者名
      青木勝輝、前田恵一、御園生洋祐、大川博督
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Massive Graviton Geons: Self-gravitating massive gravi- tational waves2018

    • 著者名/発表者名
      青木勝輝、前田恵一、御園生洋祐、大川博督
    • 学会等名
      第2 回若手による重力・宇宙論研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Massive Gravitons as Dark Matter2017

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Aoki, Kei-ichi Maeda, and Shinji Mukohyama
    • 学会等名
      CosPA2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Massive Gravitons and Dark Matter2017

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Aoki, Kei-ichi Maeda, and Shinji Mukohyama
    • 学会等名
      The 21st annual International Conference on Particle Physics and Cosmology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 質量をもった重力子の凝縮とダークマター2017

    • 著者名/発表者名
      青木勝輝、前田恵一
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Vainshtein mechanism in massive gravity nonlinear sigma models2016

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Aoki and Shuntaro Mizuno
    • 学会等名
      The 26th Workshop on General Relativity and Gravitation in Japan
    • 発表場所
      Osaka City University
    • 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] Bigravitons as dark matter and gravitational waves2016

    • 著者名/発表者名
      青木勝輝、向山信治
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 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] Bigravitons as dark matter and gravitational waves2016

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Aoki and Shinji Mukohyama
    • 学会等名
      21st International Conference and General Relativity and Gravitation
    • 発表場所
      Columbia University
    • 年月日
      2016-07-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 修正重力理論におけるVainshtein機構の安定性解析2016

    • 著者名/発表者名
      青木勝輝、水野俊太郎
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Relativistic stars in the bigravity theory2015

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Aoki, Kei-ichi Maeda, Makoto Tanabe
    • 学会等名
      The 25th Workshop on General Relativity and Gravitation in Japan
    • 発表場所
      京都大学
    • 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] Relativistic stars in bigravity2015

    • 著者名/発表者名
      青木勝輝、前田恵一、田邊誠
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 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] Cosmological and Astrophysical Vainshtein mechanism in bigravity2015

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Aoki, Kei-ichi Maeda, Ryo Namba, Makoto Tanabe
    • 学会等名
      2nd APCTP-TUS workshop on Dark Energy
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 年月日
      2015-08-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cosmological and Astrophysical Vainshtein mechanism in bigravity2015

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Aoki, Kei-ichi Maeda, Ryo Namba, Makoto Tanabe
    • 学会等名
      Fourteenth Marcel Grossmann Meeting
    • 発表場所
      University of Rome La Sapienza, イタリア
    • 年月日
      2015-07-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 早稲田大学理論宇宙物理学研究室

    • URL

      http://www.gravity.phys.waseda.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 早稲田大学理論宇宙物理学研究室

    • URL

      http://www.gravity.phys.waseda.ac.jp/prep.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-11-26   更新日: 2024-03-26  

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