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2020 年度 実施状況報告書

拡がる修正重力理論の地平とその妥当性の多角的検討

研究課題

研究課題/領域番号 20K03936
研究機関立教大学

研究代表者

小林 努  立教大学, 理学部, 教授 (40580212)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
キーワード修正重力理論 / 重力波
研究実績の概要

縮退高階スカラー・テンソル(DHOST)理論における3次までの物質密度摂動と1ループ物質パワースペクトルを研究した。重力場方程式と流体方程式を順に系統的に解き、DHOST理論の3次解を特徴づける3つの新しい形状関数を発見した。そして、結果として得られた2次および3次の解を用いて、1ループの物質パワースペクトルの完全な形を得た。特に、紫外極限においてループ積分の収束条件は厳しくなり、1ループ物質パワースペクトルは線形パワースペクトルの短波長の振る舞いに敏感に反応することを示した。
パルサー・タイミング・アレイ実験に関連するナノヘルツ重力波を、ヌルエネルギー条件が破れた初期宇宙の量子揺らぎから説明する研究もおこなった。
さらに、時間依存するスカラーヘアを持つ球対称ブラックホールの奇パリティ摂動を、シフト対称高次スカラー・テンソル理論の範囲で研究した。解析は縮退条件を仮定しない一般的な方法で実行され、単一のマスター変数に対する2階微分方程式が得られた。このようにして、奇パリティ摂動に対する2次ラグランジアンの一般的な形を明らかにし、Regge-Wheeler方程式の一般化を導き出した。また、マスター変数に対する有効メトリックの構造を調べ、既存の安定条件を改訂した。一般化されたRegge-Wheeler方程式の応用として、ある非自明なブラックホール解の準固有振動モードを計算した。最後に、結果を物質のエネルギー・運動量テンソルをソース項として含むように拡張した。

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

本年度は6本の論文を完成させたため、順調と言える。

今後の研究の推進方策

コロナ禍で出張ができない以外は問題なく研究が進んでいるため、今後も粛々と研究を進めていく。

次年度使用額が生じた理由

コロナ禍の影響で、出張が全くできなかったため。出張ができるようになり次第、前年度未使用額を順次使用していく。2021年度使用額については当初の予定通り使用していく。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Gravitational Wave Physics and Astronomy in the nascent era2021

    • 著者名/発表者名
      Arimoto Makoto、Asada Hideki、Cherry Michael L、Tsutomu Kobayashi、他
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 未定 ページ: -

    • DOI

      10.1093/ptep/ptab042

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gravitational waves in Kasner spacetimes and Rindler wedges in Regge-Wheeler gauge: Formulation of Unruh effect2021

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Yuuki、Yamamoto Kazuhiro、Kobayashi Tsutomu
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 103 ページ: 1~20

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.103.083503

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nanohertz gravitational waves from a null-energy-condition violation in the early universe2020

    • 著者名/発表者名
      Tahara Hiroaki W. H.、Kobayashi Tsutomu
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 ページ: 1~11

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.102.123533

    • 査読あり
  • [雑誌論文] UV sensitive one-loop matter power spectrum in degenerate higher-order scalar-tensor theories2020

    • 著者名/発表者名
      Hirano Shin’ichi、Kobayashi Tsutomu、Yamauchi Daisuke、Yokoyama Shuichiro
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 ページ: 1~15

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.102.103505

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A new mechanism for freezing extra dimensions with higher-order curvature terms2020

    • 著者名/発表者名
      Tahara Hiroaki W.H.、Kobayashi Tsutomu、Yokoyama Jun'ichi
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 811 ページ: 135857~135857

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2020.135857

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Primordial tensor non-Gaussianities from general single-field inflation with non-Bunch-Davies initial states2020

    • 著者名/発表者名
      Akama Shingo、Hirano Shin’ichi、Kobayashi Tsutomu
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 ページ: 1~9

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.102.023513

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effective scalar-tensor description of regularized Lovelock gravity in four dimensions2020

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Tsutomu
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2020 ページ: 013~013

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2020/07/013

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extended cuscuton as dark energy2020

    • 著者名/発表者名
      Iyonaga Aya、Takahashi Kazufumi、Kobayashi Tsutomu
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2020 ページ: 004~004

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2020/07/004

    • 査読あり
  • [学会発表] Nanohertz gravitational waves from NEC violation in the early universe2020

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Kobayashi
    • 学会等名
      7th Korea-Japan Workshop on Dark Energy
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Gauss-Bonnet 重力の 4 次元極限の問題点とそのスカラー・テンソル理論による記述2020

    • 著者名/発表者名
      小林努
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
  • [学会発表] 一般相対論の拡張と検証2020

    • 著者名/発表者名
      小林努
    • 学会等名
      第50回天文・天体物理若手夏の学校
    • 招待講演
  • [図書] 相対論と宇宙の事典2020

    • 著者名/発表者名
      安東正樹、白水徹也、浅田秀樹、石橋明浩、小林努、真貝寿明、早田次郎、谷口敬介
    • 総ページ数
      432
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      978-4-254-13128-4

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公開日: 2021-12-27  

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