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様々な相対論的重力現象解析に基づく重力の本質理解に向けて

研究課題

研究課題/領域番号 19K03857
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
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

前田 恵一  早稲田大学, 理工学術院, 名誉教授 (70199610)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード一般相対性理論 / 重力波 / 階層的三体系 / ブラックホール / ダークエネルギー / 修正重力理論 / 時空特異点 / von Zeipel-Lidov-Kozai機構 / AdS/CFT対応
研究開始時の研究の概要

重力を時空の幾何学として捉える一般相対論は宇宙論、ブラックホール、重力波というまったく新しい研究分野を開拓した。本研究では三体重力系のような非可積分系のダイナミクス、特にそのような系から放出される重力波の解析により、重力の新しい側面を明らかにする。一方、超ミクロの世界と超マクロの世界の両極端で人類は大きな謎に遭遇しているが、本研究では一般相対論を超える理論や考え方によってこれらの謎解明に迫る。

研究成果の概要

ビッグバン宇宙論の成功や重力波の発見により、一般相対性理論は相対論的重力理論として益々正しいものと考えられる様になっている。その一方で、宇宙初期やブラックホール内部の特異点の存在はその修正を余儀なくしている。また、現代宇宙論の最大の謎であるダークエネルギー問題解明のために,修正重力理論などの研究が盛んに行われるようになっている。本研究では、様々な相対論的重力現象を解析することで、重力の本質解明に取り組んだ。
特に階層三体系のダイナミクスとその重力波の解析において2つの新しい観測可能な現象を発見し、また最小修正重力理論がダークエネルギー問題の説明を与える可能性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

重力研究の進展は新しい物理学誕生につながる可能性を秘めており,ダークエネルギー等の現代宇宙論の最大の謎の解明への第一歩となる研究は学術的に大きな意義がある。

報告書

(6件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (8件) 雑誌論文 (23件) (うち国際共著 11件、 査読あり 23件、 オープンアクセス 14件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 5件、 招待講演 5件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] Indian Institute of Science(インド)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Mahidol University(タイ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Universidade de Lisboa(ポルトガル)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] IndianInstitute of Science, Bangalore(インド)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Mahidol University(タイ)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] IST, Universidade de Lisboa(ポルトガル)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Universidade Federal do Para(メキシコ)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Xi'an Jiaotong University/Lanzhou University(中国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Chaotic von Zeipel-Lidov-Kozai oscillations of a binary system around a rotating supermassive black hole2023

    • 著者名/発表者名
      Maeda Kei-ichi、Gupta Priti、Okawa Hirotada
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 108 号: 12 ページ: 123041-123041

    • DOI

      10.1103/physrevd.108.123041

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Black hole thermodynamics in Horndeski theories2023

    • 著者名/発表者名
      Minamitsuji Masato、Maeda Kei-ichi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 108 号: 8 ページ: 084061-084061

    • DOI

      10.1103/physrevd.108.084061

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dynamics of a binary system around a supermassive black hole2023

    • 著者名/発表者名
      Maeda Kei-ichi、Gupta Priti、Okawa Hirotada
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 107 号: 12 ページ: 124039-124039

    • DOI

      10.1103/physrevd.107.124039

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Gravitational collapse and formation of a black hole in a type II minimally modified gravity theory2023

    • 著者名/発表者名
      De Felice Antonio、Maeda Kei-ichi、Mukohyama Shinji、Pookkillath Masroor C.
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2023 号: 03 ページ: 030-030

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2023/03/030

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 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] Cosmological dynamics of Cuscuta Galileon gravity2023

    • 著者名/発表者名
      Sirachak Panpanich, Kei-ichi Maeda,
    • 雑誌名

      European Physical Journal C

      巻: 83 号: 3 ページ: 240-240

    • DOI

      10.1140/epjc/s10052-023-11356-7

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dynamics of Binary System around Supermassive Black Hole2023

    • 著者名/発表者名
      Kei-ichi Maeda, Priti Gupta, Hirotada Okawa
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: (to be published)

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      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A possible solution to the helium anomaly of EMPRESS VIII by cuscuton gravity theory2022

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Kohri, Kei-ichi Maeda
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 9 号: 9 ページ: 910-910

    • DOI

      10.1093/ptep/ptac114

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparison of two theories of Type-IIa minimally modified gravity2022

    • 著者名/発表者名
      Antonio De Felice, Kei-ichi Maeda, Shinji Mukohyama, Masroor C. Pookkillath
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 106 号: 2 ページ: 2-2

    • DOI

      10.1103/physrevd.106.024028

    • 関連する報告書
      2022 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] Cuscuta-Galileon cosmology: Dynamics, gravitational constants, and the Hubble constant2022

    • 著者名/発表者名
      Kei-ichi Maeda, Sirachak Panpanich
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 105 号: 10 ページ: 104022-104022

    • DOI

      10.1103/physrevd.105.104022

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] VCDM and Cuscuton2022

    • 著者名/発表者名
      A. De Felice, K. Maeda, S. Mukohyama, M.C. Pookkillath
    • 雑誌名

      e-Print: 2204.08294 [gr-qc]

      巻: -

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cuscuta-Galileon Cosmology: Dynamics, Gravitational "Constant"s and Hubble Constant2022

    • 著者名/発表者名
      K.Maeda, S. Panpanich
    • 雑誌名

      Physical Review D (2022, to appear)

      巻: -

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ECO-spotting: looking for extremely compact objects with bosonic fields2022

    • 著者名/発表者名
      V. Cardoso, C..B. Macedo, K. Maeda, H. Okawa
    • 雑誌名

      Classical and Quantum Gravity

      巻: 39 号: 3 ページ: 034001-034001

    • DOI

      10.1088/1361-6382/ac41e7

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cosmological Dynamics of Cuscuta-Galileon Gravity2021

    • 著者名/発表者名
      S. Panpanich, K. Maeda
    • 雑誌名

      e-Print: 2109.12288 [gr-qc]

      巻: -

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Current status of space gravitational wave antenna DECIGO and B-DECIGO2021

    • 著者名/発表者名
      S. Kawamura, H. Shinkai, DECIGO collaboration
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical Experimental Physics

      巻: ptab019 号: 5 ページ: 103-103

    • DOI

      10.1093/ptep/ptab019

    • 関連する報告書
      2021 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] Post-Newtonian Kozai?Lidov mechanism and its effect on cumulative shift of periastron time of binary pulsar2020

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Haruka、Gupta Priti、Okawa Hirotada、Maeda Kei-ichi
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 500 号: 2 ページ: 1645-1665

    • DOI

      10.1093/mnras/staa3081

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      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Kink-antikink collision in a Lorentz-violating phi^4 model2020

    • 著者名/発表者名
      Yan Haobo、Zhong Yuan、Liu Yu-Xiao、Maeda Kei-ichi
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: in press ページ: 135542-135542

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2020.135542

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 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] Stability of hybrid Higgs inflation2020

    • 著者名/発表者名
      Sato Seiga、Maeda Kei-ichi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 101 号: 10 ページ: 103520-103520

    • DOI

      10.1103/physrevd.101.103520

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gravitational waves from hierarchical triple systems with Kozai-Lidov oscillation2020

    • 著者名/発表者名
      Gupta Priti、Suzuki Haruka、Okawa Hirotada、Maeda Kei-ichi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 101 号: 10 ページ: 104053-104053

    • DOI

      10.1103/physrevd.101.104053

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Maximal efficiency of the collisional Penrose process with a spinning particle. II. Collision with a particle on the innermost stable circular orbit2020

    • 著者名/発表者名
      Okabayashi Kazumasa、Maeda Kei-ichi
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2020 号: 1

    • DOI

      10.1093/ptep/ptz143

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cumulative Shift of Periastron Time of Binary Pulsar with Kozai-Lidov Oscillation2019

    • 著者名/発表者名
      Haruka Suzuki, Priti Gupta, Hirotada Okawa, Kei-ichi Maeda
    • 雑誌名

      Monthly Notices Royal Astronomical Society: Letters

      巻: 486 号: 1 ページ: L52-L57

    • DOI

      10.1093/mnrasl/slz058

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cosmological dynamics and double screening of DBI-Galileon gravity2019

    • 著者名/発表者名
      Panpanich Sirachak、Ponglertsakul Supakchai、Maeda Kei-ichi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 100 号: 4 ページ: 044038-044038

    • DOI

      10.1103/physrevd.100.044038

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Metric-affine gravity and inflation2019

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

      Physical Review

      巻: D99 号: 10 ページ: 104020-104020

    • DOI

      10.1103/physrevd.99.104020

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Space Gravitational Wave Antenna DECIGO and B-DECIGO2018

    • 著者名/発表者名
      Seiji Kawamura et al.
    • 雑誌名

      International Journal of Modern Physics D

      巻: 27 号: 12 ページ: 1845001-1845001

    • DOI

      10.1142/s0218271818450013

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] スペース重力波アンテナDECIGO計画(125):DECIGOの概要2021

    • 著者名/発表者名
      川村静児, 他
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] スペース重力波アンテナDECIGO計画(118):DECIGOの概要2020

    • 著者名/発表者名
      川村静児, 他
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Hierarchical Triple System and Gravitational Waves2020

    • 著者名/発表者名
      Kei-ichi Maeda
    • 学会等名
      The 14th International Conference on Gravitation, Astrophysics and Cosmology
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] General Relativity vs Modified Gravity2020

    • 著者名/発表者名
      Kei-ichi Maeda
    • 学会等名
      7th Korea-Japan Workshop on Dark Energy: Maeda's Universe
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] スペース重力波アンテナDECIGO計画 (110):DECIGOの概要2020

    • 著者名/発表者名
      安東正樹, 他
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] スペース重力波アンテナDECIGO計画 (106):B-DECIGOの概要2019

    • 著者名/発表者名
      安東正樹, 他
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Gravitational Waves from Hierarchical Triple System2019

    • 著者名/発表者名
      Kei-ichi Maeda
    • 学会等名
      String theory, Gravitation and Cosmology
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Hybrid Higgs Inflation-Observational Constraints and Reheating2019

    • 著者名/発表者名
      Kei-ichi Maeda
    • 学会等名
      15th Rencontres du Vietnam "Cosmology"
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Gravitational Waves from Hierarchical Triple System2019

    • 著者名/発表者名
      Kei-ichi Maeda
    • 学会等名
      The First Hangzhou International Meeting on Gravitational Waves
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 演習形式で学ぶ特殊相対性理論2022

    • 著者名/発表者名
      前田恵一・田辺誠
    • 総ページ数
      168
    • 出版者
      サイエンス社
    • ISBN
      9784781915418
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2025-01-30  

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