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f(R)重力理論における宇宙初期と現在の加速膨張の統一モデルの観測的検証

研究課題

研究課題/領域番号 19J12990
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
研究機関早稲田大学

研究代表者

家鋪 真衣  早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2020年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード修正重力理論 / ハッブルテンション / 早期加速膨張 / インフレーション / ダークエネルギー
研究開始時の研究の概要

本研究は、一般相対論を修正したf(R)重力理論を用いて、宇宙にある2つの加速膨張期であるインフレーションと現在の加速膨張を統一して1つのモデルで説明可能であるかを、最新の観測データと比較して検証を行うことを目的とする。本年度は、f(R)重力理論における放射・物質優勢期における宇宙の構造形成の元となる密度ゆらぎの発展を、特にf(R)モデル特有の現象に着目して調べる。特有の現象による影響が宇宙マイクロ波背景放射(CMB)や銀河等の構造を観測した際にどのような形で現れるかを定量的に評価する。

研究実績の概要

本年度は,ハッブル定数の不一致問題の解決方法の 1 つである早期加速膨張を,一般相対論を修正したf(R)重力理論の枠組みで考慮することで,ハッブル定数不一致問題をどの程度解消できるのかを検証することを目的とした.本検証では,昨年度の研究で用いたダークエネルギーモデルに,先行研究で提唱されたf(R)重力理論に基づく早期加速膨張を引き起こす項(以下,
早期加速膨張項)を加えたモデルを用いた.
早期加速膨張の導入により不一致問題を解消するには,晴れ上がり付近で有効的な宇宙定数が一時的に存在する必要がある.そこで,早期加速膨張項が物質・放射の等密度付近で一時的に宇宙定数のような役割を果たしているかを調べるために,放射優勢期から現在までの放射・物質・ダークエネルギー・早期加速膨張の密度パラメータ,および早期加速膨張の有効状態方程式の時間発展を,モデルパラメータの値ごとに数値計算で調べた.しかし,計算が思うように進まなかったため,検証に必要な結果を得ることができなかった.

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。

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。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Local-gravity test of unified models of inflation and dark energy in f(R) gravity2020

    • 著者名/発表者名
      Yashiki Mai、Sakai Nobuyuki、Saito Ryo
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 号: 4 ページ: 043504-043504

    • DOI

      10.1103/physrevd.102.043504

    • 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] Classical and quantum cosmology of K-essentially modified $$R^2$$ and pure $$R^p$$ gravity2019

    • 著者名/発表者名
      Kan Nahomi、Shiraishi Kiyoshi、Yashiki Mai
    • 雑誌名

      General Relativity and Gravitation

      巻: 51 号: 7 ページ: 90-90

    • DOI

      10.1007/s10714-019-2573-7

    • 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] Can R2-inflation term affect late-time cosmological evolution?2019

    • 著者名/発表者名
      家鋪真衣,坂井伸之
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Unified Models of Inflation and Dark Energy in f(R) Gravity: constraints from solar system experiments2019

    • 著者名/発表者名
      Mai Yashiki, Nobuyuki Sakai, Ryo Saito
    • 学会等名
      The 29th Workshop on General Relativity and Gravitation in Japan
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Unified Models of Inflation and Dark Energy in f(R) Gravity: constraints from solar system experiments2019

    • 著者名/発表者名
      Mai Yashiki, Nobuyuki Sakai, Ryo Saito
    • 学会等名
      6th Korea-Japan workshop on dark energy at KMI
    • 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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