| 研究課題/領域番号 |
17K14297
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
加瀬 竜太郎 東京理科大学, 理学部第二部物理学科, 講師 (10756406)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 暗黒エネルギー / 宇宙論 / 重力理論 |
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| 研究実績の概要 |
1998年に宇宙の後期加速膨張が発見された．この未知の現象を説明しうる候補として重力理論にベクトル場を導入して一般化したベクトル・テンソル理論がある．本研究ではこの理論に着目し，本年度は主に以下のような成果を得た:
(1) ベクトル場を拡張した2-form fieldに基づく暗黒エネルギー模型のダイナミクスの検証，
我々は素粒子物理学，特に弦理論において現れるp-form fieldという場に基づく暗黒エネルギー模型を構築した．p=1の場合はベクトル場に対応し，p=2の場である2-form fieldはベクトル場の拡張になっておりインフレーション宇宙論の文脈でよく研究されている．我々はこの2-form fieldに基づいて構築した暗黒エネルギー模型に関して，暗黒エネルギーと物質場のエネルギー密度が一定となる時期（スケーリング期）が存在し，かつスケーリング期に宇宙の非等方性が消えずに一定値をとることを発見した．スケーリング期の存在により，当該模型は偶然性問題を緩和することが可能である．適切な模型のパラメータのもとでは，上記のスケーリング期は非等方かつ安定な加速膨張期へと接続し，その際に暗黒エネルギーの状態方程式は特徴的な振動を示す．このような特徴的な振る舞いは，将来の高精度な観測データから模型を選別する際に有用である．
(2) ベクトル場と物質場の間の結合に関する宇宙論的ダイナミクスを解析する枠組みの構築
現在の宇宙の大半を満たす正体不明の成分である暗黒エネルギーと暗黒物質は，それらのエネルギー密度が現在同程度であることから互いに相互作用している可能性が考えられる．我々はベクトル・テンソル理論に基づき，そのような結合が宇宙論的ダイナミクスに与える影響を検証するための枠組みを構築した．具体的な模型に本枠組みを応用し，理論の安定性や状態方程式に結合が与える影響を精査した．
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| 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
本研究課題は2019年度が最終年度であったが，今般の新型コロナウイルスの影響により参加を予定していた国際会議や学会，研究会が中止となったため，そこで予定していた研究発表及び研究打ち合わせが実施できず研究計画の後ろ倒しが必要となり補助事業期間の延長を申請した．そのため，当初予定していた研究計画の一部分は2020年度に継続して実行しているが，当初計画の大部分はすでにPHYSICAL REVIEW D誌やPHYSICS LETTERS B誌，及びJOURNAL OF COSMOLOGY AND ASTROPARTICLE PHYSICS誌に掲載されている．また，「研究実績の概要」において詳細を述べた研究以外にも，スカラー場を導入した重力理論における中性子星解の導出，スカラー場と物質場の間の結合を一般化した理論における宇宙論的解析の枠組みの構築，及びこの枠組みに基づいて銀河の密度揺らぎの振幅に関する不一致問題を緩和しうる理論模型の構築等を行った．これらの研究内容に関してもすでに論文誌に掲載されている．以上のことから，コロナ禍による影響はあったものの，おおむね順調に進展していると言える．
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| 今後の研究の推進方策 |
「現在までの進捗状況」で述べた通り，本研究課題は本来2019年度が最終年度であったが，コロナ禍の影響のため2020年度まで補助事業期間の延長申請を行った．2020年度は特にベクトル・テンソル理論に基づいたブラックホール解・中性子星の解の安定性に関する研究に注力し，残された課題を完成させる．なお，安定性の解析に関しては2019年度時点ですでにある程度の目処が立っており，現在は細かい部分を詰める段階にある．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナ禍の影響により，研究計画が後ろ倒しになったため次年度使用額が生じた．次年度使用額は，研究計画の継続実施に必要不可欠なソフトウェアの購入，及び新型コロナ感染症の流行が鎮静化している場合は国内外での会議における研究発表に使用する．
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