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重力子の質量の起源と宇宙論

研究課題

研究課題/領域番号 17K14276
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関早稲田大学 (2018-2019)
東京工業大学 (2017)

研究代表者

木村 蘭平  早稲田大学, 高等研究所, 講師(任期付) (70785310)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード宇宙論 / 重力理論 / ダークエネルギー
研究成果の概要

本研究では新たな重力子の質量項を構築することに成功しました。まずは平坦時空周りのspin-2の粒子の一般的な作用がどのように与えられるかを明らかにしました。その結果、Fierz-Pauli以外の質量項がゴースト不安定性なしで構築できることを明らかにしました。さらに、Stuckelberg場の並進対称性を破ることで、Einstien-Hilbert項 がStuckelberg場と非最小結合を持つこと、そして、相殺項が必要となることを明らかにしました。さらにそれに加え、Boulware-Daserゴーストが現れない重力 子の質量項が2パターン存在することを示しました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでの有質量の重力子は宇宙論背景時空において不安定であることが知られていました。しかし、本研究で不安定性がない有質量重力子が発見されたことで、重力子に質量が存在するかを検証する必要性が出てきました。一般相対性理論による記述では重力子の質量はゼロであるため、このような検証は今後非常に重要になっていくと考えられます。本研究で得られた理論からの予言と観測結果を比べることで、重力子の質量がゼロなのか、もしくはノンゼロなのかという問いに答えられると期待しています。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 9件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] University of Portsmouth(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Massive gravity with non-minimal coupling2020

    • 著者名/発表者名
      A. Emir Gumrukcuoglu, Rampei Kimura, Kazuya Koyama
    • 雑誌名

      Physical review D

      巻: 101 号: 12 ページ: 124021-124021

    • DOI

      10.1103/physrevd.101.124021

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Redshift space distortions in the presence of non-minimally coupled dark matter2019

    • 著者名/発表者名
      Fabio Chibana, Rampei Kimura, Masahide Yamaguchi, Daisuke Yamauchi, Shuichiro Yokoyama
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 10 号: 10 ページ: 045-045

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2019/10/049

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] On Lorentz-invariant spin-2 theories2019

    • 著者名/発表者名
      Naruko Atsushi、Kimura Rampei、Yamauchi Daisuke
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 99 号: 8 ページ: 084018-084018

    • DOI

      10.1103/physrevd.99.084018

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ghost-free scalar-fermion interactions2018

    • 著者名/発表者名
      Kimura Rampei、Sakakihara Yuki、Yamaguchi Masahide
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 98 号: 4 ページ: 044043-044043

    • DOI

      10.1103/physrevd.98.044043

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stable cosmological solutions in degenerate theory of gravity2018

    • 著者名/発表者名
      Kase Ryotaro、Kimura Rampei、Naruko Atsushi、Yoshida Daisuke
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 783 ページ: 320-325

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2018.07.009

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ghost free systems with coexisting bosons and fermions2017

    • 著者名/発表者名
      Kimura Rampei、Sakakihara Yuki、Yamaguchi Masahide
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 96 号: 4 ページ: 044015-044015

    • DOI

      10.1103/physrevd.96.044015

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] On linearized bi-gravity theories2019

    • 著者名/発表者名
      Rampei Kimura
    • 学会等名
      The third NRF-JSPS workshop in particle physics, cosmology, and gravitation
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] On Lorentz-invariant spin-2 theories2019

    • 著者名/発表者名
      Rampei Kimura
    • 学会等名
      22nd International conference on General Relativity and Gravitation, Valencia
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] New ascpects of massive gravity2019

    • 著者名/発表者名
      木村蘭平
    • 学会等名
      FAPESP&JSPS workshop : Dark energy, Dark Matter and Galaxies
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] On Lorentz-invariant spin-2 theories2019

    • 著者名/発表者名
      木村蘭平、成子篤、山内大介
    • 学会等名
      物理学会春季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Beyond Fierz-Pauli theory2018

    • 著者名/発表者名
      木村蘭平
    • 学会等名
      COSMO2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Beyond Fierz-Pauli theory2018

    • 著者名/発表者名
      木村蘭平
    • 学会等名
      The first NRF-JSPS workshop in particle physics, cosmology, and gravitation
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Are redshift-space distortions actually a probe of growth of structure?2018

    • 著者名/発表者名
      木村蘭平
    • 学会等名
      Essential next steps for gravity and cosmology
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] What can we probe with redshift space distortions?2018

    • 著者名/発表者名
      Rampei Kimura
    • 学会等名
      重力・宇宙論研究会2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 赤方偏移歪みで宇宙の大規模構造の成長率を本当に測ることができるのか?2018

    • 著者名/発表者名
      木村蘭平
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Ghost-free systems with coexisting boson and fermion2017

    • 著者名/発表者名
      Rampei Kimura
    • 学会等名
      The origin and evolution of the universe
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Degenerate fermionic field theory2017

    • 著者名/発表者名
      木村蘭平
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Are redshift-space distortions actually a probe of growth of structure?2017

    • 著者名/発表者名
      Rampei Kimura
    • 学会等名
      JGRG 27
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Are redshift-space distortions actually a probe of growth of structure?2017

    • 著者名/発表者名
      Rampei Kimura
    • 学会等名
      CosPA
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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