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2016 年度 実施状況報告書

一般的なスカラー・テンソル理論にもとづく宇宙論・宇宙物理学の探究

研究課題

研究課題/領域番号 16K17707
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 – 2020-03-31
キーワードインフレーション / 初期特異点 / 修正重力理論
研究実績の概要

初期に宇宙が急激な加速膨張をしたとするインフレーションシナリオは、ビッグバン宇宙モデルにあった諸問題を自然に解決すると同時に、現在観測されている宇宙の大規模構造の起源となる原始密度揺らぎを生成することが可能な非常に魅力的なシナリオである。現在では宇宙論の標準モデルの一部に組み込まれたと言っても過言ではない。しかしながら、インフレーション宇宙には初期特異点が必ず存在するという問題点もある。この問題を解決するために、バウンス宇宙やガリレアンジェネシスといったインフレーションの代替となる特異点のないシナリオが提唱され、これまでそのさまざまな側面が研究されてきた。
これまでの研究で、そのような特異点のない宇宙モデルは勾配不安定性を持つことが指摘されていた。しかし、それは個々の具体例を解析した結果として知られていたもので、果たしてそれが一般的な性質なのか、モデルパラメータや初期条件を巧みに調整することで回避することが可能な問題なのかは明らかにされていなかった。そこで、本年度の研究では、場の方程式が2階になる最も一般的なスカラー・テンソル理論(ホルンデスキ理論)の枠組みを用いて個別具体例に頼らない解析を進め、この勾配不安定性の問題が、そのような理論における特異点のない宇宙論解すべてに共通する一般的な性質であることを証明した。
上記研究の他に、やはり一般的なスカラー・テンソル理論を用いて、系統的にガリレアンジェネシス宇宙論解を構築する研究をおこなった。こうして発見した解の中に、揺らぎのパワースペクトルに関して通常のインフレーションと全く区別がつかない予言を与えるような解の一群が存在することを指摘した。

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

論文誌に掲載済(ないしは掲載決定済)の業績が5本、その他、複数の国際会議での口頭発表、海外の大学でのセミナーなどをおこなっており、研究は順調に進展していると言える。

今後の研究の推進方策

今後も現在のペースを保ちつつ、絶え間なく研究を進めていく。現在、複数のプロジェクトが同時進行しており、それらを今後4ヶ月程度で論文にまとめ、学会、国際会議等でも発信していく計画である。研究時間を確保することに対し障害となり得る案件はいくつか想定されるが、これまでのところ全て自身の努力により回避することができており、大きな問題はなく研究を進めていけると考えている。

次年度使用額が生じた理由

本科研費で購入予定であったコンピュータは、汎用性があることもあり、他の財源で購入することができた。これにより次年度使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

繰り越し分については主として8月にパリで開催予定の国際会議に参加するための旅費として使用する。また、ハードディスクの購入などにあてる。もともと2017年度使用分として請求した助成金は、計画通りに使用する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件)

  • [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 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.95.064001

    • 査読あり / 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 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.95.064011

    • 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 ページ: 印刷中

    • 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 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.94.103515

    • 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 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.94.043511

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [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)
    • 年月日
      2017-03-09 – 2017-03-09
    • 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)
    • 年月日
      2016-10-24 – 2016-10-24
    • 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(ニューヨーク(アメリカ合衆国))
    • 年月日
      2016-07-11 – 2016-07-11
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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