高次元時空理論の実験的・観測的検証可能性の研究

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17340075
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 佐々木 節 京都大学, 基礎物理学・研究所, 教授 (70162386)
• 研究分担者: 小玉 英雄 高エネルギー加速器機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (40161947) ; 柴田 大 京都大学, 基礎物理学・研究所, 教授 (80252576) ; 白水 徹也 京都大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (10282716) ; 早田 次郎 京都大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (00222076) ; 田中 貴浩 京都大学, 基礎物理学・研究所, 教授 (40281117) ; 中尾 憲一 大阪市立大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90263061) ; 中村 卓史 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80155837) ; 横山 順一 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (50212303)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2008
• キーワード: 高次元時空 / ブラックホール / インフレーション宇宙 / 暗黒エネルギー

研究概要

高次元時空理論に基づく宇宙論やブラックホール形成問題を詳しく解析し、それらがどのような実験ないしは観測によって検証可能かを研究した。その結果、宇宙論においては、宇宙曲率揺らぎの非ガウス性が重要であるという共通認識を得た。そこで、非ガウス性を一般的に取り扱う定式化を構築した。また、高次元ブラックホールに関しては、LHCにおけるブラックホール生成条件等に関するより定量的な評価を導出した。

研究成果

• [雑誌論文] Gravitational instability of simply rotating Myers-Perry-AdS black holes (2009)
  • 著者名/発表者名: Hideo Kodama, Roman A. Konoplya and Alexander Zhidenko
  • 雑誌名: Physical Review D 79 ページ: 044003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Particle production in models with helicity-0 graviton ghost in de Sitter spacetime (2009)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Izumi and Takahiro Tanaka
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics 121 ページ: 427
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large non-Gaussianity from multi-brid inflation (2009)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Naruko and Misao Sasaki
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics 121 ページ: 193
  • 査読あり
• [雑誌論文] Curvature perturbation spectrum from false vacuum inflation (2009)
  • 著者名/発表者名: Jinn-Ouk Gong and Misao Sasaki
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 0901 ページ: 001
  • 査読あり
• [雑誌論文] No de Sitter invariant vacuum in massive gravity theory with ghost (2009)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Izumi and Takahiro Tanaka
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics 121 ページ: 149
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shuichiro Yokoyama Anisotropic Inflation from Vector Impurity (2008)
  • 著者名/発表者名: Sugumi Kanno, Masashi Kimura, Jiro Soda
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 0808 ページ: 034
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-velocity collision of two black holes (2008)
  • 著者名/発表者名: Masaru Shibata, Hirotaka Okawa and Tetsuro Yamamoto
  • 雑誌名: Physical Review D 78 ページ: 101501
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of particle production during inflation (2008)
  • 著者名/発表者名: Antonio E. Romano and Misao Sasaki
  • 雑誌名: Physical Review D 78 ページ: 103522
  • 査読あり
• [雑誌論文] Primordial perturbations and non-Gaussianities in DBI and general multi-field inflation (2008)
  • 著者名/発表者名: David Langlois, Sebastian Renaux-Petel, Daniele A. Steer and Takahiro Tanaka
  • 雑誌名: Physical Review D 78 ページ: 063523
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulating coalescing compact binaries by a new code SACRA (2008)
  • 著者名/発表者名: Tetsuro Yamamoto, Masaru Shibata and Keisuke Taniguchi
  • 雑誌名: Physical Review D 78 ページ: 064054
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-brid inflation and non-Gaussianity (2008)
  • 著者名/発表者名: Misao Sasaki
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics 120 ページ: 159
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolution of neutron stars with toroidal magnetic fields: Axisymmetric simulation in full general relativity (2008)
  • 著者名/発表者名: Kenta Kiuchi, Masaru Shibata and Shijun Yoshida
  • 雑誌名: Physical Review D 78 ページ: 024029
  • 査読あり
• [雑誌論文] NADA : A new code for studying self-gravitating tori around black holes (2008)
  • 著者名/発表者名: Pedro J. Montero, Jose A. Font and Masaru Shibata
  • 雑誌名: Physical Review D 78 ページ: 064037
  • 査読あり
• [雑誌論文] Primordial fluctuations and non-Gaussianities in multi-field DBI inflation (2008)
  • 著者名/発表者名: David Langlois, Sebastian Renaux-Petel, Daniele A. Steer and Takahiro Tanaka
  • 雑誌名: Physical Review Letters 101 ページ: 061301
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detuned f(R) gravity and dark energy (2008)
  • 著者名/発表者名: Nathalie Deruelle, Misao Sasaki and Yuuiti Sendouda
  • 雑誌名: Physical Review D 77 ページ: 124024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vacuum polarization in asymptotically anti-de Sitter black hole geometries (2008)
  • 著者名/発表者名: Antonino Flachi and Takahiro Tanaka
  • 雑誌名: Physical Review D 78 ページ: 064011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stability of Q-balls and Catastrophe (2008)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Sakai and Misao Sasaki
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics 119 ページ: 929
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-symmetric initial data of large brane-localized black hole in RS-II model (2008)
  • 著者名/発表者名: Norihiro Tanahashi and Takahiro Tanaka
  • 雑誌名: Journal of High Energy Physics 0803 ページ: 041
  • 査読あり
• [雑誌論文] Junction Conditions in f(R) Theories of Gravity (2008)
  • 著者名/発表者名: Nathalie Deruelle, Misao Sasaki and Yuuiti Sendouda
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics 119 ページ: 237
  • 査読あり
• [雑誌論文] Merger of black hole and neutron star in general relativity: Tidal disruption, torus mass, and gravitational waves (2008)
  • 著者名/発表者名: Masaru Shibata and Keisuke Taniguchi,
  • 雑誌名: Physical Review D 77 ページ: 084015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Primordial Non-Gaussianity in Multi-Scalar Inflation (2008)
  • 著者名/発表者名: Shuichiro Yokoyama, Teruaki Suyama and Takahiro Tanaka
  • 雑誌名: Physical Review D 77 ページ: 083511
  • 査読あり
• [雑誌論文] Can infrared gravitons screen Lambda (2008)
  • 著者名/発表者名: Jaume Garriga and Takahiro Tanaka
  • 雑誌名: Physical Review D 77 ページ: 024021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rotating black hole surrounded by self-gravitating torus in the puncture framework (2007)
  • 著者名/発表者名: Masaru Shibata
  • 雑誌名: Physical Review D 76 ページ: 064035
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kaluza-Klein braneworld cosmology with static internal dimensions (2007)
  • 著者名/発表者名: Sugumi Kanno, David Langlois, Misao Sasaki and Jiro Soda
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics 118 ページ: 701
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gradient expansion approach to nonlinear superhorizon perturbations II--a single scalar field-- (2007)
  • 著者名/発表者名: Yoshiharu Tanaka and Misao Sasaki
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics 118 ページ: 455
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bubbles in the Self-Accelerating Universe (2007)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Izumi, Kazuya Koyama, Oriol Pujolas and Takahiro Tanaka
  • 雑誌名: Physical Review D 76 ページ: 104041
  • 査読あり
• [雑誌論文] Brane World in Arbitrary Dimensions Without Z_2 Symmetry (2007)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Yamauchi and Misao Sasaki
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics 118 ページ: 245
  • 査読あり
• [雑誌論文] Primordial Non-Gaussianity in Multi-Scalar Slow-Roll Inflation (2007)
  • 著者名/発表者名: Shuichiro Yokoyama, Teruaki Suyama and Takahiro Tanaka
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 0707 ページ: 013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diagrammatic approach to non-Gaussianity from inflation (2007)
  • 著者名/発表者名: Christian T. Byrnes, Kazuya Koyama, Misao Sasaki and David Wands
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 0711 ページ: 027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Branes and black holes in collision (2007)
  • 著者名/発表者名: Antonino Flachi and Takahiro Tanaka
  • 雑誌名: Physical Review D 76 ページ: 025007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nonlinear curvature perturbations in an exactly soluble model of multi-component slow-roll inflation (2007)
  • 著者名/発表者名: Misao Sasaki
  • 雑誌名: Classical and Quantum Gravity 24 ページ: 2433
  • 査読あり
• [雑誌論文] Constraints on the primordial curvature perturbation from primordial black holes (2007)
  • 著者名/発表者名: Ignacio Zaballa, Anne M. Green, Karim A. Malik and Misao Sasaki
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 0703 ページ: 010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gradient expansion approach to nonlinear superhorizon perturbations (2007)
  • 著者名/発表者名: Yoshiharu Tanaka and Misao Sasaki
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics 117 ページ: 633
  • 査読あり
• [雑誌論文] Can inhomogeneities accelerate the cosmic volume expansion (2007)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Kai, Hiroshi Kozaki, Ken-ichi Nakao, Yasusada Nambu and Chul-Moon Yoo
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics 117 ページ: 229
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large-scale magnetic fields in the inflationary universe (2007)
  • 著者名/発表者名: Kazuharu Bamba and Misao Sasaki
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 0702 ページ: 030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unexorcized ghost in DGP brane world (2007)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Izumi, Kazuya Koyama and Takahiro Tanaka
  • 雑誌名: Journal of High Energy Physics 0704 ページ: 053
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gravitational scalar field coupled directly to the Maxwell field and its effect to solar-system experiments (2007)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Fujii and Misao Sasaki
  • 雑誌名: Physical Review D 75 ページ: 064028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Merger of black hole-neutron star binaries : Nonspinning black hole case (2006)
  • 著者名/発表者名: Masaru Shibata and Koji Uryu
  • 雑誌名: Physical Review D 74 ページ: 121503
  • 査読あり
• [雑誌論文] The primordial trispectrum from inflation (2006)
  • 著者名/発表者名: Christian T. Byrnes, Misao Sasaki and David Wands
  • 雑誌名: Physical Review D 74 ページ: 123519
  • 査読あり
• [雑誌論文] Classical and quantum radiation from a moving charge in an expanding universe (2006)
  • 著者名/発表者名: Hidenori Nomura, Misao Sasaki and Kazuhiro Yamamoto
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 0611 ページ: 013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Close-slow analysis for head-on collision of two black holes in higher dimensions : Bowen-York initial data (2006)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Yoshino, Tetsuya Shiromizu and Masaru Shibata
  • 雑誌名: Physical Review D 74 ページ: 124022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetorotational collapse of massive stellar cores to neutron stars : Simulations in full general relativity (2006)
  • 著者名/発表者名: Masaru Shibata, Yuk T. Liu, Stuart L. Shapiro and Branson C. Stephens
  • 雑誌名: Physical Review D 74 ページ: 104026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-gaussianity of the primordial perturbation in the curvaton model (2006)
  • 著者名/発表者名: Misao Sasaki, Jussi Valiviita and David Wands
  • 雑誌名: Physical Review D 74 ページ: 103003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hawking radiation from rotating black holes and gravitational anomalies (2006)
  • 著者名/発表者名: Keiju Murata and Jiro Soda
  • 雑誌名: Physical Review D 74 ページ: 044018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Black holes escaping from domain walls (2006)
  • 著者名/発表者名: Antonino Flachi, Oriol Pujolas, Misao Sasaki, and Takahiro Tanaka
  • 雑誌名: Physical Review D 73 ページ: 125107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Volume stabilization in a warped flux compactification model (2006)
  • 著者名/発表者名: Masato Minamitsuji, Wade Naylor and Misao Sasaki
  • 雑誌名: Journal of High Energy Physics 0612 ページ: 079
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wronskian Formulation of the Spectrum of Curvature Perturbations (2006)
  • 著者名/発表者名: Shuichiro Yokoyama, Takahiro Tanaka, Misao Sasaki and Ewan D. Stewart
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 0606 ページ: 020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolution of magnetized, differentially rotating neutron stars : Simulations in full general relativity (2006)
  • 著者名/発表者名: Matthew D. Duez, Yuk T. Liu, Stuart L. Shapiro and Masaru Shibata
  • 雑誌名: Physical Review D 73 ページ: 104015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Critical escape velocity of black holes from branes (2006)
  • 著者名/発表者名: Antonino Flachi, Oriol Pujolas, Misao Sasaki and Takahiro Tanaka
  • 雑誌名: Physical Review D 74 ページ: 045013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Merger of binary neutron stars to a black hole : Disk mass, short gamma-ray bursts, and quasinormal mode ringing (2006)
  • 著者名/発表者名: Masaru Shibata and Keisuke Taniguchi,
  • 雑誌名: Physical Review D 73 ページ: 064027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Black hole production in tachyonic preheating (2006)
  • 著者名/発表者名: Teruaki Suyama, Takahiro Tanaka, Bruce Bassett and Hideaki Kudoh
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 0604 ページ: 001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exact wave propagation in a spacetime with a cosmic string (2006)
  • 著者名/発表者名: Teruaki Suyama, Takahiro Tanaka and Ryuichi Takahashi
  • 雑誌名: Physical Review D 73 ページ: 024026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetized hypermassive neutron star collapse: a central engine for short gamma-ray bursts (2006)
  • 著者名/発表者名: Masaru Shibata, Matthew D. Duez, Yuk T. Liu, Stuart L. Shapiro and Branson C. Stephens
  • 雑誌名: Physical Review Letters 96 ページ: 031102
  • 査読あり
• [雑誌論文] The spectrum of gravitational waves in Randall-Sundrum braneworld cosmology (2006)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Kobayashi and Takahiro Tanaka,
  • 雑誌名: Physical Review D 73 ページ: 044005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Binary neutron stars in a waveless approximation (2006)
  • 著者名/発表者名: Koji Uryu, Francois Limousin, John L. Friedman, Eric Gourgoulhon and Masaru Shibata
  • 雑誌名: Physical Review Letters 97 ページ: 171101
  • 査読あり
• [雑誌論文] The adiabatic evolution of orbital parameters in the Kerr spacetime (2006)
  • 著者名/発表者名: Norichika Sago, Takahiro Tanaka, Wataru Hikida, Katsuhiko Ganz and Hiroyuki Nakano
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics 115 ページ: 173
  • 査読あり
• [雑誌論文] Graviton emission from a higher dimensional black hole (2006)
  • 著者名/発表者名: Alan S. Cornell, Wade Naylor and Misao Sasaki
  • 雑誌名: Journal of High Energy Physics 0602 ページ: 012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Can thick braneworlds be self-consistent? (2006)
  • 著者名/発表者名: Masato Minamitsuji, Wade Naylor and Misao Sasaki
  • 雑誌名: Physics Letters B 633 ページ: 607
  • 査読あり
• [雑誌論文] Forming sub-horizon black holes at the end of inflation (2006)
  • 著者名/発表者名: David H. Lyth, Karim A. Malik, Misao Sasaki and Ignacio Zaballa
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 0601 ページ: 011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Collapse of magnetized hypermassive neutron stars in general relativity (2006)
  • 著者名/発表者名: Matthew D. Duez, Yuk T. Liu, Stuart L. Shapiro, Masaru Shibata and Branson C. Stephens
  • 雑誌名: Physical Review Letters 96 ページ: 031101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum fluctuations on a thick de Sitter brane (2006)
  • 著者名/発表者名: Masato Minamitsuji, Wade Naylor and Misao Sasaki
  • 雑誌名: Nuclear Physics B 737 ページ: 121
  • 査読あり
• [雑誌論文] Post-inflationary behavior of adiabatic perturbations and tensor-to-scalar ratio (2005)
  • 著者名/発表者名: Andrei Linde, Viatcheslav Mukhanov and Misao Sasaki
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 0510 ページ: 002
  • 査読あり
• [雑誌論文] The close limit analysis for head-on collision of two black holes in higher dimensions : Brill-Lindquist initial data (2005)
  • 著者名/発表者名: Hirotaka Yoshino, Tetsuya Shiromizu and Masaru Shibata
  • 雑誌名: Physical Review D 72 ページ: 084020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetohydrodynamics in full general relativity : Formulation and tests (2005)
  • 著者名/発表者名: Masaru Shibata and Yu-ichirou Sekiguchi
  • 雑誌名: Physical Review D 72 ページ: 044014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Robustness of a high-resolution central scheme for hydrodynamic simulations in full general relativity (2005)
  • 著者名/発表者名: Masaru Shibata and Jose A. Font
  • 雑誌名: Physical Review D 72 ページ: 047501
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vacuum destabilization from Kaluza-Klein modes in an inflating brane (2005)
  • 著者名/発表者名: Oriol Pujolas and Misao Sasaki
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 0509 ページ: 002
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new delta N formalism for multi-component inflation (2005)
  • 著者名/発表者名: Hyun-Chul Lee, Misao Sasaki, Ewan D. Stewart, Takahiro Tanaka and Shuichiro Yokoyama
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 0501 ページ: 004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adiabatic radiation reaction to the orbits in Kerr Spacetime (2005)
  • 著者名/発表者名: Norichika Sago, Takahiro Tanaka, Wataru Hikida and Hiroaki Nakano
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics 114 ページ: 509
  • 査読あり
• [雑誌論文] Escape of black holes from the brane (2005)
  • 著者名/発表者名: Antonino Flachi and Takahiro Tanaka
  • 雑誌名: Physical Review Letters 95 ページ: 161302
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum-mechanical generation of gravitational waves in braneworld (2005)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Kobayashi and Takahiro Tanaka
  • 雑誌名: Physical Review D 71 ページ: 124028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gauss-Bonnet dark energy (2005)
  • 著者名/発表者名: Shin'ichi Nojiri, Sergei D. Odintsov and Misao Sasaki
  • 雑誌名: Physical Review D 71 ページ: 123509
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-dependent solutions with null Killing spinor in M-theory and superstrings (2005)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Ishino, Hideo Kodama and Nobuyoshi Ohta
  • 雑誌名: Physics Letters B 631 ページ: 68
  • 査読あり
• [雑誌論文] Constraining nuclear equations of state using gravitational waves from hypermassive neutron stars (2005)
  • 著者名/発表者名: Masaru Shibata
  • 雑誌名: Physical Review Letters 94 ページ: 201101
  • 査読あり
• [学会発表] インフレーション宇宙からの非ガウス揺らぎ (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐々木節
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] ブレーン重力 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田中貴浩
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] Probing Higher-dimensions in Cosmology (2009)
  • 著者名/発表者名: 小玉英雄
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] Delta N formalism and nonlinear curvature perturbations from inflation (2008)
  • 著者名/発表者名: Misao Sasaki
  • 学会等名: L. D. Landau Memorial Conference "Advances in Theoretical Physics"
  • 発表場所: Moscow (Russia)
  • 年月日: 2008-06-24
• [学会発表] Nonlinear curvature perturbations in two-field hybrid inflation (2008)
  • 著者名/発表者名: Misao Sasaki
  • 学会等名: CIfAR/SITP/KIPAC Conference
  • 発表場所: Stanford (United States)
  • 年月日: 2008-03-09
• [図書] AIP Conference Proceedings 1040 Interplay between high energy physics and cosmophysics: Accelerators in the universe (2008)
  • 著者名/発表者名: Hideo Kodama
  • 出版者: American Institute of Physics
• [図書] 天体物理学の基礎II(観山正見) (2008)
  • 著者名/発表者名: 田中貴浩、他
  • 出版者: 日本評論社
• [図書] 宇宙論I(佐藤勝彦・二間瀬敏史) (2008)
  • 著者名/発表者名: 佐々木節、他
  • 出版者: 日本評論社