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初期宇宙における特異点問題の研究

研究課題

研究課題/領域番号 19J00294
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
審査区分 小区分15010:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する理論
研究機関神戸大学

研究代表者

吉田 大介  神戸大学, 理学研究科, 特別研究員(PD) (90849861)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード時空特異点 / 宇宙論 / 一般相対論 / 重力理論 / 初期宇宙論 / 特異点 / 初期宇宙
研究開始時の研究の概要

時空特異点の回避は、超高エネルギー領域における未知の量子重力理論に期待する性質の一つです。しかしながら、そのような性質を反映した有効的な古典重力理論は未だ確立していません。本研究では超高エネルギー領域の重力理論の理解のため、これまで注目されていなかった非スカラー曲率特異点をも含む、あらゆる時空特異点の生じない有効古典重力理論の構築とその安定化をおこないます。さらに、上記の問題を解決した理論においてインフレーション宇宙論に応用し、密度ゆらぎの観測による、特異点解消の検証方法の提唱をおこないます。

研究実績の概要

本研究の目的は、超高エネルギー領域の重力理論の理解のため、宇宙初期特異点の性質を解明し、あらゆる特異点を防ぐための機構を明らかにすることです。
これまでの研究において、「スカラー曲率特異点」と呼ばれる種類の特異点については、その生成を緩和するモデルが提唱できています。一方で、これとは異なる種類の「非スカラー曲率特異点」と呼ばれる特異点については、その性質が、最も単純な宇宙である一様等方宇宙の場合にしか明らかではありませんでした。本年度は、これまで一様等方宇宙に対して行っていた解析を、一様等方とは限らないより一般の宇宙へと拡張しました。その結果、一様等方でないような宇宙において「非スカラー曲率特異点」に分類される宇宙初期特異点が存在するかどうかの判別法を明らかにしました。
特に、この判別法により、前年度までの研究で得られていた、安定でかつスカラー曲率特異点を持たないような宇宙が、実は、非スカラー曲率特異点を持つということが明らかになりました。したがって、この結果はこれまでの枠組みがあらゆる特異点を解消する機構としては不十分であるを表しており、さらなる研究が必要であることが明らかになりました。

現在までの達成度 (段落)

令和3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

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 3件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 8件、 招待講演 5件)

  • [国際共同研究] Sun Yat-sen University(中国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Max Planck Institute(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Max Planck Institute(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Quasinormal modes of charged black holes with corrections from nonlinear electrodynamics2022

    • 著者名/発表者名
      Nomura Kimihiro、Yoshida Daisuke
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 105 号: 4 ページ: 044006-044006

    • DOI

      10.1103/physrevd.105.044006

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Past extendibility and initial singularity in Friedmann-Lema?tre-Robertson-Walker and Bianchi I spacetimes2021

    • 著者名/発表者名
      Nomura Kimihiro、Yoshida Daisuke
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2021 号: 07 ページ: 047-047

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2021/07/047

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] String excitation by initial singularity of inflation2021

    • 著者名/発表者名
      Nishii Kanji、Yoshida Daisuke
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 2021 号: 10

    • DOI

      10.1007/jhep10(2021)025

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] O(d,d;Z) invariant Fierz-Pauli massive gravity2021

    • 著者名/発表者名
      Noumi Toshifumi、Saito Kaishu、Soda Jiro、Yoshida Daisuke
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 103 号: 4 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1103/physrevd.103.046011

    • NAID

      120006993638

    • 関連する報告書
      2020 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] Stability of magnetic black holes in general nonlinear electrodynamics2020

    • 著者名/発表者名
      Nomura Kimihiro、Yoshida Daisuke、Soda Jiro
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 101 号: 12 ページ: 1-21

    • DOI

      10.1103/physrevd.101.124026

    • NAID

      120006894041

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Theories with limited extrinsic curvature and a nonsingular anisotropic universe2020

    • 著者名/発表者名
      Sakakihara Yuki、Yoshida Daisuke、Takahashi Kazufumi、Quintin Jerome
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 号: 8 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1103/physrevd.102.084004

    • NAID

      120006938926

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ghost-free resummation of gravitational interactions of a two-form gauge field2020

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Kazufumi、Yoshida Daisuke
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 101 号: 2

    • DOI

      10.1103/physrevd.101.024049

    • NAID

      120006796522

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cuscuton gravity as a classically stable limiting curvature theory2020

    • 著者名/発表者名
      Quintin Jerome、Yoshida Daisuke
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2020 号: 02 ページ: 016-016

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2020/02/016

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Two-form gauge theory dual to scalar-tensor theory2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Daisuke
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 100 号: 8

    • DOI

      10.1103/physrevd.100.084047

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Birth of de Sitter universe from a time crystal universe2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Daisuke、Soda Jiro
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 100 号: 12 ページ: 123531-123531

    • DOI

      10.1103/physrevd.100.123531

    • NAID

      120006796517

    • 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
  • [学会発表] Spacetime singularity in accelerated universe2022

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Yoshida
    • 学会等名
      Kagoshima Workshop on Quantum Aspects of Gravitation
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Classification of initial singularity2022

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Yoshida
    • 学会等名
      Dawn of Gravitational-wave Cosmology and Theory of Gravity
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 量子補正を加えた光の軌道に基づく時空の因果構造2021

    • 著者名/発表者名
      吉田大介
    • 学会等名
      京阪神ブラックホール研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Singularity theorem for non-singular universe2021

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Yoshida
    • 学会等名
      JGRG30
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] インフレーション宇宙と特異点2021

    • 著者名/発表者名
      吉田大介
    • 学会等名
      第22回特異点研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] T双対性を持ったmassive gravity2021

    • 著者名/発表者名
      吉田大介
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会(2021)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Classification of initial singulairty2020

    • 著者名/発表者名
      吉田大介
    • 学会等名
      online JGRG workshop 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stability of Charged Black Holes in Nonlinear Electrodynamics2020

    • 著者名/発表者名
      吉田大介
    • 学会等名
      4th Korea-Japan bilateral workshop on string axion cosmology
    • 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] Birth of de Sitter Universe from a time crystal Universe2020

    • 著者名/発表者名
      吉田大介
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] インフレーション宇宙における初期特異点2019

    • 著者名/発表者名
      吉田大介
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Singularities in inflationary Universes2019

    • 著者名/発表者名
      吉田大介
    • 学会等名
      Potor-6
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electromagnetic duality for scalar-tensor theory2019

    • 著者名/発表者名
      吉田大介
    • 学会等名
      3rd Korea-Japan bilateral workshop on string axion cosmology
    • 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] Birth of de Sitter Universe from time crystal2019

    • 著者名/発表者名
      吉田大介
    • 学会等名
      JGRG29,
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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