| 研究課題/領域番号 |
19K03854
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
辻川 信二 東京理科大学, 理学部第二部物理学科, 教授 (30318802)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | ダークエネルギー / ダークマター / 宇宙背景輻射 / 宇宙の大規模構造 / 重力波 / 中性子星 / ベクトルテンソル理論 / スケーリング解 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は，スカラー場が宇宙の後期加速膨張の起源である場合に，ダークエネルギーとダークマターが結合した理論をラグランジアンレベルで一般的に構築することに成功した．特に，線形密度揺らぎが従う基礎方程式を一般的に導出し，理論の安定性の条件について明らかにした．さらに，宇宙の構造形成に関係するダークマターの有効重力結合の定式化を与えた．さらに理論的に有効な模型を具体的に構築し，宇宙背景輻射と大規模構造の観測の間で見られるような密度揺らぎの振幅の不一致問題を解決することが可能であることを示した．これらの研究成果は，2編の学術論文として出版されている．さらに，ベクトル場が後期加速膨張の起源である場合にも同様な解析を行い，ダークマターの密度揺らぎの成長が抑制されるような模型の構築が可能であることを示した．
また，拡張重力理論の枠組みで有効なダークエネルギー模型の構築を行い，宇宙背景輻射，大規模構造，超新星，バリオン音響振動などの最新の観測データを用いた統計解析を行った．その結果として，標準的な宇宙項模型よりも観測的に有意である模型を発見し，ダークエネルギーの起源に迫る上で重要な示唆を与えた．この研究は，2編の学術論文として出版された．さらに重力波の観測によって，スカラー場が重力と直接結合している模型がどのような制限を受けるかについて明らかにした．
さらに球対称静的時空において，拡張重力理論に基づく中性子星の解に関する研究を行なった．その結果として，漸近的に整合的な解を持つための模型の条件が明らかにされた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
研究を開始した際には，弱い物質揺らぎの成長を実現するダークエネルギーとダークマターが結合した模型の構築を行うのが困難であると考えていたが，そのような模型の構築をラグランジアンのレベルで構築することができた．特に，密度揺らぎの進化を一般的に定式化し，具体的な模型でのダークマターの揺らぎの進化について明らかにすることができた．これは当初の計画以上の研究の進展状況である．さらに，拡張重力理論の枠組みで宇宙項模型よりも観測的に有意な模型の構築に成功したことも予想を越えた結果であったと言える．
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は，我々が構築したダークエネルギーとダークマターが結合した具体的な模型に対して，最新の観測データを用いて制限を与える．特に，近年深刻化している宇宙の膨張率と物質揺らぎの振幅に関する，宇宙背景輻射とその他の観測との不一致の問題を解決できるかについて明らかにしていく．さらに最新の重力波のデータも用いて，拡張重力理論に基づく模型に対して制限を与え，理論的，観測的に有効な後期加速膨張の模型の絞り込みを行う．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度は，有効な理論模型の構築を主に行なったため，統計解析に必要なコンピュータの購入の必要がなかった．新たなコンピュータは次年度に購入する予定である．
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