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2020 年度 実施状況報告書

拡張重力理論の検証

研究課題

研究課題/領域番号 18K03615
研究機関名古屋大学

研究代表者

野尻 伸一  名古屋大学, 理学研究科, 教授 (00432229)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード拡張重力理論 / 暗黒エネルギー / 宇宙の加速膨張 / インフレーション / 重力波 / ブラックホール
研究実績の概要

前年度に引き続き、アインシュタイン重力を拡張した様々な模型について、これらの模型が宇宙の加速膨張を引き起こす暗黒エネルギーや宇宙初期のインフレーションを説明する可能性と、これらの模型を観測的に検証する可能性について調べた。特に2020年度は高階微分を含む模型、非局所的な相互作用を持つ模型、また、ホログラフィック模型と呼ばれるものに対し、これらのものが現実に宇宙を記述する模型となりうるかについて検証を行った。その結果2020年度に学術雑誌から出版された論文は11編に上り、さらに2編の論文が投稿中である。
私は近年注目を持たれたアクシオンという粒子の場を含む拡張重力理論の模型や高階微分を含む理論や非局所的な相互作用を含む理論の模型などについて、前年度に引き続き重力波の伝搬を調べることでこれらの模型を検証できる可能性について調べた。
一方、アインシュタイン重力理論に現れるブラックホールを記述する解はいわゆる F(R) 重力理論の解にもなっているが、F(R) 重力理論の静的球対称解について系統的に調べ、F(R) 重力理論にのみ現れる解が無数に存在するとともにその解の熱力学的な性質を調べ、将来の観測によりこれらのF(R) 重力理論に特有な解が記述するブラックホールなどを発見することで拡張された重力を検証する可能性について調べた。
また、我々の観測する4次元の時空より高い次元では場の方程式等には寄与するが、4次元では全微分となり位相的な性質のみを持ち場の方程式等には寄与しない重力の模型について、結合定数を微調整しながら4次元に解析接続することによりブラックホール等の新しい解を見つけようとする研究が注目を集めている。私もその簡単な応用として時空の次元が2次元である重力理論について調べ、アインシュタイン重力では現れないブラックホールを記述する買いが現れることを示した。

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

2020年度も、学術雑誌から出版された論文は11編に上り、さらに2編の論文が投稿中であるなど、順調に研究成果を上げているが、アインシュタイン重力を拡張した理論については新たな模型が現れ、これらの模型の検証をする必要が生じ、十分詰め切れていないと感じている。詰め切れていないもう一つの大きな理由の一つは COVID-19 禍の影響である。私の主な共同研究者はスペイン、イタリア、インド、また中国等の海外の研究所や大学で研究を行っているが、COVID-19 禍のため、私自身が彼らの研究所を訪れたり、彼らを日本に招いたりすることで、直接議論ができなかったのみならず、私の共同研究者の所属する研究所や大学が閉鎖されるなど研究上の障害が大きかった。また、COVID-19 禍の影響で私の研究に必要な様々な観測計画にも遅れが出ている。

今後の研究の推進方策

2020年度は COVID-19 禍の影響で、海外にいる私の共同研究者と直接議論ができなかったことにより予想を上回るような成果を上げるのは難しかった。2021年度も COVID-19 禍の影響が続くと考えられるが、ワクチン接種の普及等により海外の情勢は好転し始めており、海外の研究所や大学が閉鎖が徐々にではあるが解かれ始めている。また、2020年度中に私の所属する大学や研究所の設備が大きく整備され、オンラインでの議論や研究会の開催が容易になった。私は以前より電子メール等を使って議論を進めてきたが、これらの整備された設備を利用し海外の研究者とオンラインでの議論や小研究集会を開き、研究を詰めていく。また、世界的に状況が改善すれば、私も海外の研究所や大学を訪れるなどすることで直接の議論を行いたい。これらにより、これまで研究をしてきた拡張重力理論の分類やその性質の際などについてまとめ、将来の観測によって検証する手段を確立したい。

次年度使用額が生じた理由

私の主な研究者はスペイン、イタリア、インド、また中国等の海外の研究所や大学で研究を行っているが、COVID-19 禍のため、私自身が彼らの研究所を訪れたり、彼らを日本に招いたりすることで、直接議論ができなかったのみならず、私の共同研究者の所属する研究所や大学が閉鎖されるなど研究上の障害が大きかった。また、COVID-19 禍の影響で私の研究に必要な様々な観測計画にも遅れが出ている。このため2021年度も研究を継続し研究を完成に近づけたい。2021年度も COVID-19 禍の影響が続くと考えられるが、ワクチン接種の普及等により海外の情勢は好転し始めており、海外の研究所や大学が閉鎖が徐々にではあるが解かれ始めている。また、2020年度中に私の所属する大学や研究所の設備が大きく整備され、オンラインでの議論や研究会の開催が容易になった。私は以前より電子メール等を使って議論を進めてきたが、これらの整備された設備を利用し海外の研究者とオンラインでの議論や小研究集会を開き、研究を詰めていく。また、世界的に状況が改善すれば、私も海外の研究所や大学を訪れるなどすることで直接の議論を行い研究の完成を目指す。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件)

  • [国際共同研究] ICREA/ICE/Valladolid U.(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      ICREA/ICE/Valladolid U.
  • [国際共同研究] INFN, Naples/Salerno U.(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      INFN, Naples/Salerno U.
  • [国際共同研究] TUSUR, Tomsk(ロシア連邦)

    • 国名
      ロシア連邦
    • 外国機関名
      TUSUR, Tomsk
  • [国際共同研究] British U. in Egypt(エジプト)

    • 国名
      エジプト
    • 外国機関名
      British U. in Egypt
  • [国際共同研究] Bishop's University(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      Bishop's University
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      3
  • [雑誌論文] Searching for dynamical black holes in various theories of gravity2021

    • 著者名/発表者名
      Nojiri Shin’ichi、Odintsov Sergei D.、Faraoni Valerio
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 103 ページ: -

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.103.044055

  • [雑誌論文] Challenging matter creation models in the phantom divide2020

    • 著者名/発表者名
      Cardenas Victor H.、Cruz Miguel、Lepe Samuel、Nojiri Shin’ichi、Odintsov Sergei D.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 101 ページ: -

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.101.083530

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Considerations on gravitational waves in higher-order local and non-local gravity2020

    • 著者名/発表者名
      Capozziello S.、Capriolo M.、Nojiri S.
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 810 ページ: 135821~135821

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2020.135821

  • [雑誌論文] F(R) gravity with an axion-like particle: Dynamics, gravity waves, late and early-time phenomenology2020

    • 著者名/発表者名
      Nojiri Shin’ichi、Odintsov S.D.、Oikonomou V.K.
    • 雑誌名

      Annals of Physics

      巻: 418 ページ: 168186~168186

    • DOI

      10.1016/j.aop.2020.168186

  • [雑誌論文] Ghost-free non-local F(R) gravity cosmology2020

    • 著者名/発表者名
      Nojiri Shin’ichi、Odintsov S.D.、Oikonomou V.K.
    • 雑誌名

      Physics of the Dark Universe

      巻: 28 ページ: 100541~100541

    • DOI

      10.1016/j.dark.2020.100541

  • [雑誌論文] Nontrivial black hole solutions in f(R) gravitational theory2020

    • 著者名/発表者名
      Nashed G. G. L.、Nojiri S.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 ページ: -

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.102.124022

  • [雑誌論文] Novel cosmological and black hole solutions in Einstein and higher-derivative gravity in two dimensions2020

    • 著者名/発表者名
      Nojiri Shin'ichi、Odintsov Sergei D.
    • 雑誌名

      EPL (Europhysics Letters)

      巻: 130 ページ: 10004~10004

    • DOI

      10.1209/0295-5075/130/10004

  • [雑誌論文] Propagation of gravitational waves in Chern?Simons axion F(R) gravity2020

    • 著者名/発表者名
      Nojiri Shin’ichi、Odintsov S.D.、Oikonomou V.K.、Popov Arkady A.
    • 雑誌名

      Physics of the Dark Universe

      巻: 28 ページ: 100514~100514

    • DOI

      10.1016/j.dark.2020.100514

  • [雑誌論文] The dark universe future and singularities: The account of thermal and quantum effects2020

    • 著者名/発表者名
      Nojiri Shin’ichi、Odintsov Sergei D.
    • 雑誌名

      Physics of the Dark Universe

      巻: 30 ページ: 100695~100695

    • DOI

      10.1016/j.dark.2020.100695

  • [雑誌論文] Unifying holographic inflation with holographic dark energy: A covariant approach2020

    • 著者名/発表者名
      Nojiri Shin’ichi、Odintsov S. D.、Oikonomou V. K.、Paul Tanmoy
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 ページ: -

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.102.023540

  • [雑誌論文] Unifying inflation with early and late-time dark energy in F(R) gravity2020

    • 著者名/発表者名
      Nojiri Shin’ichi、Odintsov Sergei D.、Oikonomou V.K.
    • 雑誌名

      Physics of the Dark Universe

      巻: 29 ページ: 100602~100602

    • DOI

      10.1016/j.dark.2020.100602

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公開日: 2021-12-27  

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