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初期特異点のない新しい宇宙モデルとその観測的検証

公募研究

研究領域なぜ宇宙は加速するのか? - 徹底的究明と将来への挑戦 -
研究課題/領域番号 16H01102
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関立教大学

研究代表者

小林 努  立教大学, 理学部, 准教授 (40580212)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード修正重力 / 初期特異点 / インフレーション / 宇宙論 / 初期宇宙 / 修正重力理論
研究実績の概要

初期特異点のない宇宙モデルのひとつの可能性として、mimetic重力理論にもとづくものが提唱された。mimetic重力理論とは、ある種の高階微分理論に対し非可逆な場の再定義をおこなうことで生成されるような新しい重力理論である。先行研究では、具体的な特定の理論にもとづいて実際に特異点のない宇宙論解、さらには特異点のないブラックホール解が構築されていた。
本年度は、この種の理論の拡張とその妥当性の検討をおこなった。
既存のmimetic重力理論をすべて包含するような大きなフレームワークを考案し、拡張mimetic重力と名付けた。ある一般的な「種理論」に対し非可逆な場の再定義をおこなうことで生成されるクラスの総称である。拡張mimetic重力のハミルトニアン解析をおこない、それが計量2自由度、スカラー1自由度からなる3自由度理論であることを示した。すなわち、拡張mimetic重力が近年提唱されている縮退高階スカラー・テンソル理論のうちの未知のクラスとなっていることを示した。続いて、拡張mimetic重力における一様等方宇宙の安定性解析をおこなった。そして、スカラー型摂動とテンソル型摂動のどちらか一方に必ず勾配不安定性が現れることを指摘した。これは、ホルンデスキ理論とディスフォーマル変換でつながっていないクラスの理論における宇宙論解がすべて不安定であるということの状況証拠になっている。
また、mimetic型の重力理論における宇宙論的摂動論の有効理論を構築し、上述のフレームワークからどのように外れれば安定な宇宙論解が可能かを議論した。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Healthy imperfect dark matter from effective theory of mimetic cosmological perturbations2017

    • 著者名/発表者名
      Hirano Shin'ichi、Nishi Sakine、Kobayashi Tsutomu
    • 雑誌名

      JCAP

      巻: 2017 号: 07 ページ: 009-009

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2017/07/009

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Extended mimetic gravity: Hamiltonian analysis and gradient instabilities2017

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Kazufumi、Kobayashi Tsutomu
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 2017 号: 11 ページ: 038-038

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2017/11/038

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scale-invariant perturbations from NEC violation: A new variant of Galilean Genesis2017

    • 著者名/発表者名
      Sakine Nishi, Tsutomu Kobayashi
    • 雑誌名

      Physical Review

      巻: D95 号: 6 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1103/physrevd.95.064001

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Generalized multi-Galileons, covariantized new terms, and the no-go theorem for non-singular cosmologies2017

    • 著者名/発表者名
      Shingo Akama, Tsutomu Kobayashi
    • 雑誌名

      Physical Review

      巻: D95 号: 6 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1103/physrevd.95.064011

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] General invertible transformation and physical degrees of freedom2017

    • 著者名/発表者名
      Kazufumi Takahashi, Hayato Motohashi, Teruaki Suyama, Tsutomu Kobayashi
    • 雑誌名

      Physical Review

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ultra slow-roll G-inflation2016

    • 著者名/発表者名
      Shin'ichi Hirano, Tsutomu Kobayashi, Shuichiro Yokoyama
    • 雑誌名

      Physical Review

      巻: D94 号: 10 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1103/physrevd.94.103515

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generic instabilities of nonsingular cosmologies in Horndeski theory: A no-go theorem2016

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Kobayashi
    • 雑誌名

      Physical Review

      巻: D94 号: 4 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1103/physrevd.94.043511

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Extended mimetic gravity: Hamiltonian analysis and gradient instabilities"2018

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Kobayashi
    • 学会等名
      The first annual symposium of the innovative area "Gravitational Wave Physics and Astronomy: Genesis"
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Generic instabilities of non-singular cosmologies in Horndeski theory: a no-go theorem2017

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Kobayashi
    • 学会等名
      COSMO17
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Generic instabilities of non-singular cosmologies in second-order theories: A no-go theorem2017

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Kobayashi
    • 学会等名
      新学術領域「なぜ宇宙は加速するのか?- 徹底的究明と将来への挑戦 -」
    • 発表場所
      KEK(茨城県つくば市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Primordial non-Gaussianities of gravitational waves beyond Horndeski2016

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Kobayashi
    • 学会等名
      21st International Conference on General Relativity and Gravitation
    • 発表場所
      Columbia University(New York, USA)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Generic instabilities of non-singular cosmologies in Horndeski theory: a no-go theorem2016

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Kobayashi
    • 学会等名
      JGRG26
    • 発表場所
      Osaka City University(大阪府大阪市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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