最新の観測に基づく暗黒エネルギーの理論模型の検証

2013 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 24540286
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 辻川 信二 東京理科大学, 理学部, 准教授 (30318802)
• キーワード: 暗黒エネルギー / 宇宙の加速膨張 / インフレーション / スカラーテンソル理論 / 宇宙背景輻射 / 宇宙論的摂動 / スカラー場 / ヴァインシュタイン機構

研究概要

2013年度は，Planckにより得られた宇宙背景輻射の温度揺らぎの観測データを用いて，観測と整合的である単一場のインフレーション模型に対して制限をつけた．また，ブレーンワールドと非可換模型に基づくインフレーション模型に対しても制限を与えた．さらに，2脚場とスカラー場が結合しているようなインフレーション模型において，時空の非等方性が残りうることと，密度揺らぎのパワースペクトルと非ガウス性に対して定量的な評価を与えた．それに加えて，Planckのデータから，非等方インフレーションが起こる場合のスカラー場のポテンシャルに対して制限を与えた．また，スカラー場の運動エネルギー項に基づく，羃型の宇宙膨張の模型で，非等方インフレーションが一般的に起こることを明らかにした.
また，最も一般的なスカラーテンソル理論において，球対称時空における基礎方程式を導出し，宇宙の局所領域においてどのようにヴァインシュタイン機構が働き，一般相対論的な特徴が回復されるかについて調べた．この研究は，修正重力理論に基づく有効な暗黒エネルギー模型の構築のために，重要な研究成果である．また，重力子が質量を持つようなmassive gravity理論における宇宙進化を調べ，暗黒エネルギーの状態方程式が-1より小さく，宇宙項模型と区別できることを示した．さらに，暗黒エネルギーと暗黒物質に関して，宇宙論的摂動を用いた実効的な場の理論を構築し，摂動方程式を導出した．また，暗黒エネルギーに関する研究成果が評価され，Classical and　Quantum Gravity誌に，宇宙の後期加速膨張を引き起こすスカラー場に関するレビューを執筆した．

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

Planckによる観測データが2013年に公表され，それに基づくインフレーション模型や暗黒エネルギー模型の制限を予定よりも早く行うことができた．

今後の研究の推進方策

2013年度には，暗黒エネルギーを統一的に扱う理論的な手法を確立したため，今後は，新たな観測データからそれぞれの模型に詳細な制限をつけていき，最も有効な模型を絞り込んでいく．

次年度の研究費の使用計画

本年度は，物品費としてコンピュータを購入する必要がなく，また旅費についても予定より下回る額であったため．
主に，ドイツおよびスペインで開かれる会議の参加のために使用する予定．

研究成果

• [雑誌論文] Super-renormalizable or finite completion of the Starobinsky theory (2014)
  • 著者名/発表者名: Fabio Briscese, Leonardo Modesto, Shinji Tsujikawa
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 89, 024029 ページ: p1-p13
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.89.024029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strong Planck constraints on braneworld and non-commutative inflation (2014)
  • 著者名/発表者名: Gianluca Calcagni, Sachiko Kuroyanagi, Junko Ohashi, Shinji Tsujikawa,
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 巻: 1403, 052 ページ: p1-p24
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2014/03/052
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effective field theory of modified gravity with two scalar fields: dark energy and dark matter (2014)
  • 著者名/発表者名: Laszlo Gergely, Shinji Tsujikawa
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 89, 064059 ページ: p1-p18
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.89.064059
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic Non-Gaussianity from a Two-Form Field (2013)
  • 著者名/発表者名: Junko Ohashi, Jiro Soda, Shinji Tsujikawa
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 87, 083520 ページ: p1-p10
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.87.083520
  • 査読あり
• [雑誌論文] Planck constraints on single-field inflation (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinji Tsujikawa, Junko Ohashi, Sachiko Kuroyanagi, Antonio De Felice
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 88, 023529 ページ: p1-p21
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.88.023529
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quintessence: A Review (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinji Tsujikawa
  • 雑誌名: Classical and Quantum Gravity 巻: 30, 214003 ページ: p1-p18
  • DOI: 10.1088/0264-9381/30/21/214003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Screening the fifth force in the Horndeski's most general scalar-tensor theories (2013)
  • 著者名/発表者名: Ryotaro Kase, Shinji Tsujikawa
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 巻: 1308, 054 ページ: p1-p36
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2013/08/054
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-local massive gravity (2013)
  • 著者名/発表者名: Leonardo Modesto, Shinji Tsujikawa
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 727, 48 ページ: p48-p56
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2013.10.037
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observational signatures of anisotropic inflationary models (2013)
  • 著者名/発表者名: Junko Ohashi, Jiro Soda, Shinji Tsujikawa
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 巻: 1312, 009 ページ: p1-p30
  • DOI: 10.1088/1475-7516/2013/12/009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic power-law k-inflation (2013)
  • 著者名/発表者名: Junko Ohashi, Jiro Soda, Shinji Tsujikawa
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 88, 103517 ページ: p1-p11
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.88.103517
  • 査読あり
• [学会発表] 暗黒エネルギーと修正重力理論 (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinji Tsujikawa
  • 学会等名: 卓越した大学院拠点形成支援事業 シンポジウム
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 20131203-20131203
  • 招待講演
• [学会発表] Discrimination between dark energy models from observations (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinji Tsujikawa
  • 学会等名: 1st APCTP-NBIA joint workshop on Cosmology and Astroparticle Physics
  • 発表場所: 浦項 (韓国)
  • 年月日: 20131021-20131021
  • 招待講演
• [学会発表] Cosmological Perturbations in the Most General Scalar-Tensor Theories (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinji Tsujikawa
  • 学会等名: Seventh Aegean summer school, Beyond Einstein's theory of gravity
  • 発表場所: パロス島 (ギリシャ)
  • 年月日: 20130924-20130924
  • 招待講演
• [学会発表] Planck constraints on single-field inflation (2013)
  • 著者名/発表者名: Shinji Tsujikawa
  • 学会等名: 1-st i-Link Workshop Macro-from-Micro: Quantum Gravity and Cosmology
  • 発表場所: マドリード (スペイン)
  • 年月日: 20130627-20130627
  • 招待講演
• [図書] 現代宇宙論講義 (2013)
  • 著者名/発表者名: 辻川 信二
  • 総ページ数: 208
  • 出版者: サイエンス社
• [備考] 業績リスト
  • URL: http://www.rs.kagu.tus.ac.jp/shinji/pubnew.html