| 研究課題/領域番号 |
19J11640
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 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
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| 研究機関 | 立教大学 (2020)
東京大学 (2019) |
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研究代表者 |
田原 弘章 立教大学, 理学部, 特別研究員(PD)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2019年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
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| キーワード | 修正重力理論 / 高次元時空 / 高次曲率項 / 余剰次元 / ラブロック重力 / ホルンデスキー重力 / 一般化ガリレオン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
最も一般的な重力理論のひとつであるホルンデスキー重力理論の枠組みで、4次元時空(3次元空間)の非等方膨張解が発見されている。本研究では、一般次元へ拡張された一般化ガリレオン理論を用いて、高次元時空の非等方膨張解を調べることにより、統一理論が示唆する高次元時空が我々の4次元時空へと自発的にコンパクト化する動力学を明らかにし、その観測的帰結を解明することである。この非等方解は、空間方向の一部を収縮させることができるため、コンパクト化に適した性質を持つとともに、4次元時空に小さな宇宙項を実現させるため、現在の宇宙の加速膨張を説明できる可能性がある。
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| 研究実績の概要 |
本研究課題においては、ラブロック重力理論に含まれる高次曲率項を用いて、高次元時空から自発的におおきな3次元空間を持つ宇宙が自発的に生成されることを示した。余剰次元は大きな慣性質量を持つことにより、等方的な圧力を持つ場合にほとんど静止する一方で、大きな3次元空間は相対論的発展方程式に従うことが示された。余剰次元の大きな慣性質量は、大きな高次曲率項の係数を要するため、ナイーブには高次曲率項からの寄与によって重力波の発展方程式が大きく変化してしまうことが懸念されたが、本研究での計算によってその寄与は非常に小さいことが判り、相対論と同じ発展方程式に従うとみなせる。この自発的コンパクト化によって、余剰次元方向の自由度は零質量の粒子として観測されるはずであるが、重力との結合がプランクスケールを超えるスケールにより抑制されるため、それら粒子の重力的生成は非常に小さいことが期待される。本研究によって、3次以上曲率項はコンパクト化に寄与するが、2次の曲率項は寄与しないことが明らかとなった。しかしこの2次項は、初期宇宙で宇宙定数として振る舞うため、初期宇宙のインフレーションを引き起こし得ることがわかった。2次の曲率項は4次元時空においては全微分となるため、余剰次元を持たない宇宙ではその発展に影響することができない。これは、4次元時空にはない、高次元時空の存在が本質的に重要となる「高次曲率項インフレーション」の可能性を示唆する。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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