| 研究課題/領域番号 |
20K14469
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
吉田 大介 神戸大学, 理学研究科, 特別研究員(PD) (90849861)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 宇宙論 / インフレーション / 初期特異点 / 弦理論 / 量子重力理論 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は量子重力理論に基づくインフレーション以前の宇宙像の解明を目標としています。この目標に向け、本年度は主に弦理論の観点から「弦の巻き付き自由度を記述する重力理論の研究」を行いました。
弦理論に基づいた宇宙のダイナミクスを解析するためには、アインシュタイン方程式のような、時空の運動方程式が必要です。従来、弦理論に基づく重力理論としては「超重力理論」が用いられています。しかし、超重力理論では、弦理論に現れる、弦が空間に巻き付く効果が記述できていません。弦の巻き付きモードは、空間の周期か小さくなるほど小さなエネルギーで励起されるため、インフレーション宇宙を過去に遡っていった超極小の宇宙で重要となると考えられています。そのため、「弦の巻き付きを記述する重力理論」がインフレーション以前の宇宙を知る鍵となります。
弦の巻き付き自由度の記述を目指した、超重力理論の拡張理論として、double field theoryと呼ばれる重力理論が注目されています。しかしながら、double field theoryでは、通常の重力理論に要請される一般共変性がうまく課されないため、まき付きの効果を加えた重力理論が得られない、という問題があることもまた知られています。
本研究では一般共変性を持たない重力理論として知られる有質量重力理論に注目しました。double field theoryに修正を加えることで、弦の巻き付き自由度を含む有質量重力理論を構築しました。さらに、弱い重力場の場合に、理論が整合的となる条件を明らかにしました。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
弦理論に基づくインフレーション以前の宇宙を解析のために、「弦の巻き付き自由度を記述する重力理論」の抱える一般共変性に関する問題を解決することが最重要課題です。初年度の研究により、この問題に対する一つの解決を提案することができたため、研究はおおむね順調に進展していると判断できます。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度に引き続き「弦の巻き付き自由度を記述する重力理論」の研究を推し進めます。これまでの研究で、弦の巻き付きを記述する有質量重力理論が弱い重力場の場合に整合的であることが確認できていますが、宇宙初期のような極限的に強い重力場の場合にも理論が整合的であるかは明らかではありません。この問題の解明が一つの課題です。また、有質量化を行わない、従来の理論においても、重力が弱い場合に限っては、弦の巻き付き自由度が記述できることが分かっています。したがって、従来の理論でも、宇宙論的ゆらぎのような弱い重力であれば整合的に記述できる可能性があり、この方向性も探っていきたいと考えています。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究費の主な使用目的として、日本各地で開催される学会・研究会や海外で開催される国際学会に参加するための旅費や、海外の共同研究者とともに研究を進めるための滞在費を計画していました。本年度は新型コロナウイルス蔓延防止の観点から、ほぼすべての研究会が開催中止・オンライン開催となりました。また、海外の研究機関に滞在し、共同研究者と円滑に研究を行うこともできませんでした。
新型コロナウイルスの蔓延の状況が改善し次第、従来の計画にあったように、各地の学会や海外研究機関への滞在を行い経費を使用する計画です。
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