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2017 年度 実施状況報告書

3つの系統的アプローチの有機的な組み合わせによる様々な重力理論の検証

研究課題

研究課題/領域番号 16K05362
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, 教授 (70199610)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード重力理論 / ダークエネルギー / ダークマター / 宇宙論 / インフレーション / 素粒子統一理論
研究実績の概要

アインシュタインが一般相対性理論を発表して100年以上になるが,その間に多くの実験・観測によりその理論の正しさは年々確かめられてきている。それにもかかわらずダークエネルギーなどの宇宙論の新しい謎やミクロ・スケールでの重力の基本的問題などを解決しようと,次々と新しい重力理論が提唱されている。どの重力理論が本当に正しいかを判断するには,個々の重力理論をひとつひとつ検証していくより, 提唱されている理論を系統的な方法で解析するのがより効率的で,適切であると考える。本研究では3つの系統的な手法([I] 有効理論的アプローチ、[II] 基礎理論的アプローチ、[III] 一般相対論的アプローチ)を提案し,その手法を有機的に組み合わせ, 宇宙の加速膨張の説明やインフレーションモデルの適否などの総合的な観点から様々な重力理論の検証を行う。
2017年度は、前年度に引き続き[II]の基礎理論に基づくモデルの解析を行った。(I) インフレーションに関しては、素粒子標準理論を基礎にしたヒッグス・インフレーションの再解析を行い、従来の2つのモデルの組み合わせたハイブリッド・ヒッグス・インフレーションを提唱した。その解析法としては、[III]の一般相対論的アプローチを用いるため、disformal変換によりアインシュタイン重力の形に書き換えることで解析を行った。この研究により、近い将来の観測で期待されるテンソル・スカラー比によりモデルの結合定数が決まることを示した。
(II) 宇宙のダークサイド問題(ダークマターおよびダークエネルギー)に関しては、bigravity理論に基づき,有質量重力子が局在化したgeon構造をつくることを指摘し、ダークマターとしての可能性を議論した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

3つの系統的な手法のうち[II] (基礎理論的アプローチ)と[III] (一般相対論的アプローチ)の有機的な組み合わせによる研究成果を得たこと、また、学術論文を5報出版し、4回の国際研究集会でも招待講演としてその成果を発表していることなどから、当初の予定通り研究がうまく進んでいることを示している。

今後の研究の推進方策

基本的にはこれまで計画していたとおりに研究を進める。
また、[I]の有効理論的アプローチに関しては近年UVでの振舞いの完全性から有効理論を制限する方法が注目されており、[II]の基礎理論的アプローチとの連携を考えることで独自の方法を確立する。

次年度使用額が生じた理由

初年度は9月の学内の業務が忙しく当初計画していた長期の海外出張を取りやめ、次年度以降に回したため。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Hybrid Higgs Inflation: The Use of Disformal Transformation2018

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

      Physical Review

      巻: D97 ページ: 083512

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.97.083512

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Massive Graviton Geons2018

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Aoki, Kei-ichi Maeda, Yosuke Misonoh, Hirotada Okawa
    • 雑誌名

      Phys.Rev. D

      巻: 97 ページ: no.4, 044005

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.97.044005

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Non-linear collisional Penrose process: How much energy can a black hole release?2018

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Nakao, Hirotada Okawa, Kei-ichi Maeda
    • 雑誌名

      PTEP

      巻: 1 ページ: 013E01

    • DOI

      10.1093/ptep/ptx170

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Condensate of Massive Graviton and Dark Matter2018

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

      Phys.Rev. D

      巻: 97 ページ: no.4, 044002

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.97.044002

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cosmological Dynamics of D-BIonic and DBI Scalar Field and Coincidence Problem of Dark Energy2017

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

      Phys.Rev. D

      巻: 95 ページ: no.10, 103520

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.95.103520

    • 査読あり
  • [学会発表] 自転粒子の衝突ペンローズ過程のエネルギー効率2018

    • 著者名/発表者名
      岡林一賢, 大川博督, 前田恵一
    • 学会等名
      第73回日本物理学会年次大会
  • [学会発表] Yang-Mills BHの内部とそのcomplexity growthについて2018

    • 著者名/発表者名
      宮下翔一郎, 前田恵一
    • 学会等名
      第73回日本物理学会年次大会
  • [学会発表] Massive Graviton Geons2018

    • 著者名/発表者名
      青木勝輝, 前田恵一, 御園生洋祐, 大川博督
    • 学会等名
      第73回日本物理学会年次大会
  • [学会発表] スペース重力波アンテナDECIGO計画 (90):DECIGO/B-DECIGOの概要2018

    • 著者名/発表者名
      安東正樹他
    • 学会等名
      第73回日本物理学会年次大会
  • [学会発表] 曲率制限仮説に基づく修正重力理論におけるバウンス宇宙2018

    • 著者名/発表者名
      小林曜, 御園生洋祐, 前田恵一
    • 学会等名
      第73回日本物理学会年次大会
  • [学会発表] Black Holes in the Universe from Higher Dimensions2017

    • 著者名/発表者名
      Kei-ichi Maeda
    • 学会等名
      Brinsop Meeting for Stephen Hawking(英国、Brinsop)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Matter coupling and the coincidence problem2017

    • 著者名/発表者名
      Kei-ichi Maeda
    • 学会等名
      4th Korea-Japan joint workshop on Dark Energy at KMI(名古屋大学)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Inflation and Disformal Transformation2017

    • 著者名/発表者名
      Kei-ichi Maeda
    • 学会等名
      International Conference on Gravitation : Joint Conference of ICGACXIII and IK15(韓国、ソウル)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Inflation and Disformal Transformation2017

    • 著者名/発表者名
      Kei-ichi Maeda
    • 学会等名
      The 2017 Annual meeting of the Division of Gravitation and Relativistic Astrophysics of the Chinese Physical Society / The Fifth GalileoXu Guangqai Meeting(中国、成都)
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-12-17  

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