• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2015 年度 実施状況報告書

量子重力理論に基づく宇宙論

研究課題

研究課題/領域番号 24540256
研究機関京都大学

研究代表者

向山 信治  京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (40396809)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2017-03-31
キーワード宇宙論 / 初期宇宙 / 量子重力
研究実績の概要

宇宙では、様々なスケールの物理現象が互いに影響を及ぼしながら絶えず起こっている。その中でも、最も壮大なスケールの物理を対象とするのが宇宙論であり、最も基本的な最小スケールの物理が素粒子物理そして量子重力であると言えよう。重要なことは、この両
極端の物理は繋がっている、繋がらなければならない、ということである(Cosmic Uroboros)。生まれたばかりの宇宙は超高エネルギーの極限的状態にあるため、ミクロの物理が本質的になるからである。本研究の目的は、量子重力理論に基づいて、宇宙のより深い理解を得ることである。初期宇宙の研究は、量子重力理論を含む、超高エネルギー物理に有益な知見をもたらすと期待される。
具体的には、主に(i)量子重力理論に基づく宇宙論、(ii)非線形massive gravity理論に基づく宇宙論、(iii)その他、についての研究をおこなった。(i)においては、量子重力理論の候補の一つであるHorava-Lifshitz重力理論のU(1)拡張について、projectability条件を課さない場合にハミルトニアン解析を行い、自由度の数が一般には3であることを非線形レベルで示した。(ii)においては、dRGT 理論と全く同じ宇宙論解を持ちつつ、完全に安定なmassive gravity理論(Minimal Theory of Massive Gravity)を構成することに初めて成功した。ハミルトニアン形式を用いて理論を定義した後、この理論の自由度の数が一般相対性理論と同様に2であることを証明し、加速膨張宇宙論解の存在を示した。他にも、massive gravityにおいて、任意のスケールでBDゴーストが生じないように、物質場をphysical metricとfiducial metricの両方に結合させることに初めて成功した。(iii)においては、重力理論にスカラー場の微分に依存するconformalまたはdisformal変換を施した場合に、運動方程式の階数が変わっても、変換が正則であれば自由度の数が不変であることをハミルトニアン形式を用いて示した。

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

申請書には、26年度の課題として、1弦理論的インフレーション宇宙モデルの構築、2Horava-Lifshitz理論に基づく宇宙論、5Multi-throat宇宙における再加熱の問題、の3つを記載した。2については十分な結果を出せた。一方、非線形massive gravity理論における進展を受けて、1と3は延期して、3非線形massive重力理論に基づく宇宙論の研究に集中することにした。その結果、dRGT 理論と全く同じ宇宙論解を持ちつつ、完全に安定なmassive gravity理論(Minimal Theory of Massive Gravity)を提唱する等、予想以上の成果を残せた。

今後の研究の推進方策

これまでの研究を発展させ、超弦理論やHorava-Lifshitz理論等の量子重力理論に基づいた、観測と矛盾のない宇宙シナリオの構築を目指す。また、今年度に提唱した、Minimal Theory of Massive Gravity の観測可能性を追求する。

次年度使用額が生じた理由

ほぼ計画通りに支出したが、昨年度からの繰越があったため、次年度使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

物品費と旅費に使用。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 7件、 謝辞記載あり 7件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件、 招待講演 5件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] University of Nottingham(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Nottingham
  • [国際共同研究] ETH, Zurich(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      ETH, Zurich
  • [国際共同研究] Institut d'Astrophysique de Paris(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Institut d'Astrophysique de Paris
  • [雑誌論文] Gravitational scalar-tensor theory2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Naruko, Daisuke Yoshida, Shinji Mukohyama
    • 雑誌名

      Classical and Quantum Gravity

      巻: 33 ページ: 09LT01-1~8

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1088/0264-9381/33/9/09LT01

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Phenomenology in minimal theory of massive gravity2016

    • 著者名/発表者名
      Antonio De Felice, Shinji Mukohyama
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 1604 ページ: 028-0~26

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1088/1475-7516/2016/04/028

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Minimal theory of massive gravity2016

    • 著者名/発表者名
      Antonio De Felice, Shinji Mukohyama
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 752 ページ: 302-305

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2015.11.050

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Matter coupling in partially constrained vielbein formulation of massive gravity2016

    • 著者名/発表者名
      Antonio De Felice, A. Emir Gumrukcuoglu, Lavinia Heisenberg, Shinji Mukohyama
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 01 ページ: 003-0~23

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2016/01/003

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] On P-Form Theories with Gauge Invariant Second Order Field Equations2016

    • 著者名/発表者名
      Cedric Deffayet, Shinji Mukohyama, Vishagan Sivanesan
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 93 ページ: 085027-1~25

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.93.085027

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hamiltonian analysis of nonprojectable Horava-Lifshitz gravity with U(1) symmetry2015

    • 著者名/発表者名
      Shinji Mukohyama, Ryo Namba, Rio Saitou, Yota Watanabe
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 92 ページ: 024005-1~13

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.92.024005

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Derivative-dependent metric transformation and physical degrees of freedom2015

    • 著者名/発表者名
      Guillem Domenech, Shinji Mukohyama, Ryo Namba, Atsushi Naruko, Rio Saitou, Yota Watanabe
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 92 ページ: 084027-1~18

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.92.084027

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Massive gravity and cosmology2015

    • 著者名/発表者名
      Shinji Mukohyama
    • 学会等名
      Exploring Theories of Modified Gravity'
    • 発表場所
      Univeristy of Chicago, USA
    • 年月日
      2015-10-13 – 2015-10-13
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Massive gravity and cosmology2015

    • 著者名/発表者名
      Shinji Mukohyama
    • 学会等名
      Gravity @ all scales
    • 発表場所
      University of Nottingham, UK
    • 年月日
      2015-08-28 – 2015-08-28
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Massive gravity and cosmology2015

    • 著者名/発表者名
      Shinji Mukohyama
    • 学会等名
      2nd APCTP-TUS workshop on Dark Energy
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 年月日
      2015-08-04 – 2015-08-04
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Massive gravity and cosmology2015

    • 著者名/発表者名
      Shinji Mukohyama
    • 学会等名
      2015 Annual Meeting of the Chinese Physical Society, Division of Gravitation and Relativistic Astrophysics
    • 発表場所
      Hangzhou, China
    • 年月日
      2015-06-22 – 2015-06-22
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ghost Condensation and generalized second law2015

    • 著者名/発表者名
      Shinji Mukohyama
    • 学会等名
      Black Hole Information Loss Paradox
    • 発表場所
      基礎物理学研究所
    • 年月日
      2015-05-26 – 2015-05-26
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] ダークマターと恐竜絶滅2016

    • 著者名/発表者名
      リサ・ランドール (著), 向山信治 (監訳), 塩原通緒 (翻訳)
    • 総ページ数
      552
    • 出版者
      NHK出版

URL: 

公開日: 2017-01-06  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi