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2015 年度 実施状況報告書

素粒子統一理論を基礎にした様々な重力理論の解析および宇宙論的検証

研究課題

研究課題/領域番号 25400276
研究機関早稲田大学

研究代表者

前田 恵一  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70199610)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワード重力理論 / ダークエネルギー / インフレーション / 素粒子統一理論 / 宇宙論
研究実績の概要

宇宙論の標準モデルであるビッグバン宇宙論は、近年の精密観測により確かなものになってきたが、その一方で新たな謎としてダークエネルギー問題が誕生した。その解決には自然界における基本法則の根幹にも関わる発想の転換が必要と考えられる。また、ミクロ世界においてはインフレーション宇宙論などの初期宇宙像の観測的検証が注目されており、素粒子統一理論をもとにしたその基本的理解が求められている。これらミクロとマクロの両極端で謎となっている加速膨張宇宙の起源の解明には宇宙を支配する重力の本質的理解が鍵となり、一般相対性理論を超えた様々な重力理論が提案されるに至っている。本研究では、超弦理論など素粒子統一理論の立場からダークエネルギー・インフレーションなどの宇宙の未解決重要課題を重力物理学の問題として系統的に解析する。
2015年度は主に以下の研究成果を得ている。

(I)素粒子統一理論を基礎にした様々な重力理論に基づくインフレーションの解析を行っているが、超弦理論を基にしたKKLMMTインフレーションモデルはパラメータの極端な微調整の必要性などの問題点が指摘されている。2015年度はこの問題に取り組み、ゲージ場との結合項の存在を指摘し、その項がモデルをより自然なものになることを明らかにした。
(II)ダークエネルギー問題に関しては、前年度に引き続き2015年度も、bigravity理論を基礎に解析した。前年度に示した第二の計量と結合する「双子物質」が我々の宇宙のダークマターとして振る舞う可能性を示し、かつ宇宙初期には一般相対性理論が回復されることを明らかにした。また、この理論で相対論的な星の解を解析し、現在観測されている中性子星の存在を可能にするには、結合定数に制限がつくことを示した。

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

研究は順調に遂行したが、本年度後半に行った研究成果の発表として適切な国際ワークショップ(Black Holes' New Horizons)が次年度5月にオアハカ(メキシコ)に開催されるため、基金の一部を繰り越した。

今後の研究の推進方策

本年度後半に行った研究成果を次年度5月にオアハカ(メキシコ)で開催される国際ワークショップ(Black Holes' New Horizons)において発表する。それをもって本研究は完遂する。

次年度使用額が生じた理由

本年度後半に行った研究業績の発表として適切な国際会議(Black Holes' New Horizons, CMO, Oaxaca, Mexico)が次年度の5月に開催されるため。

次年度使用額の使用計画

次年度5月にメキシコで開催される国際会議(Black Holes' New Horizons, CMO, Oaxaca, Mexico)の航空運賃と日当に使用する予定。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Gravitational Baryogenesis after Anisotropic Inflation2016

    • 著者名/発表者名
      Mitsuhiro Fukushima, Shuntaro Mizuno, Kei-ichi Maeda
    • 雑誌名

      Physical Review

      巻: D93 ページ: 103513

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.93.103513

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Relativistic stars in bigravity theory2016

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Aoki, Kei-ichi Maeda, Makoto Tanabe
    • 雑誌名

      Physical Review

      巻: D93 ページ: 064054

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.93.064054

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Black Holes and Thunderbolt Singularities with Lifshitz Scaling Terms2016

    • 著者名/発表者名
      Yosuke Misonoh, Kei-ichi Maeda
    • 雑誌名

      Physical Review

      巻: D92 ページ: 084049

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.92.084049

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Stability of the Early Universe in Bigravity Theory2015

    • 著者名/発表者名
      Katsuki Aoki, Kei-ichi Maeda, Ryo Namba
    • 雑誌名

      Physical Review

      巻: D92 ページ: 044054

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.92.044054

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Bubble Universes With Different Gravitational Constants2015

    • 著者名/発表者名
      Yu-ichi Takamizu, Kei-ichi Maeda
    • 雑誌名

      Physical Review

      巻: D92 ページ: 023514

    • DOI

      DOI: 10.1103/PhysRevD.92.023514

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Chaotic dynamics of a classical string on AdS black hole spacetime2016

    • 著者名/発表者名
      Kei-ichi MAEDA
    • 学会等名
      CMP Workshop on Black Holes' New Horizons
    • 発表場所
      Casa Matemática Oaxaca, Mexico
    • 年月日
      2016-05-16
    • 招待講演
  • [学会発表] The Use of Disformal Transformation2016

    • 著者名/発表者名
      Kei-ichi MAEDA
    • 学会等名
      3rd Korea-Japan Workshop on Dark Energy
    • 発表場所
      Korea Astronomy and Space Science Institute, Daejeon, Korea
    • 年月日
      2016-04-04
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantum chaotic string in AdS geometry2016

    • 著者名/発表者名
      星野悠一郎, 前田恵一
    • 学会等名
      日本物理学会第71次年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学(仙台)
    • 年月日
      2016-03-20 – 2016-03-20
  • [学会発表] Black holes and Thunderbolt singularities with Lifshitz scaling terms2016

    • 著者名/発表者名
      御園生洋祐, 前田恵一
    • 学会等名
      日本物理学会第71次年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学(仙台)
    • 年月日
      2016-03-20
  • [学会発表] 修正重力理論における重力的バリオン数生成2016

    • 著者名/発表者名
      福島光博, 水野俊太郎, 前田恵一
    • 学会等名
      日本物理学会第71次年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学(仙台)
    • 年月日
      2016-03-20
  • [学会発表] AdSモノポールブラックホールの熱力学と相転移2016

    • 著者名/発表者名
      宮下翔一郎, 前田恵一
    • 学会等名
      日本物理学会第71次年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学(仙台)
    • 年月日
      2016-03-19
  • [学会発表] 漸近的AdSモノポールブラックホールとブラックホール熱力学2015

    • 著者名/発表者名
      宮下翔一郎, 前田恵一
    • 学会等名
      日本物理学会 2015年秋季大会
    • 発表場所
      大阪市立大学(大阪)
    • 年月日
      2015-09-26
  • [学会発表] Relativistic stars in bigravity2015

    • 著者名/発表者名
      青木勝輝, 前田恵一, 田邊誠
    • 学会等名
      日本物理学会 2015年秋季大会
    • 発表場所
      大阪市立大学(大阪)
    • 年月日
      2015-09-26
  • [学会発表] 一般相対性理論と宇宙論2015

    • 著者名/発表者名
      前田恵一
    • 学会等名
      日本物理学会 2015年秋季大会
    • 発表場所
      大阪市立大学(大阪)
    • 年月日
      2015-09-25
    • 招待講演
  • [学会発表] The orgin of scalar fields and their roles in cosmology2015

    • 著者名/発表者名
      Kei-ichi MAEDA
    • 学会等名
      Fourteenth Marcel Grossmann Meeting
    • 発表場所
      University of Rome, Roma, ITALY
    • 年月日
      2015-07-13
    • 招待講演
  • [学会発表] Dark energy and dark matter in the ghost-free bigravity theory2015

    • 著者名/発表者名
      Kei-ichi MAEDA
    • 学会等名
      Fourteenth Marcel Grossmann Meeting on General Relativity
    • 発表場所
      University of Rome, Roma, ITALY
    • 年月日
      2015-07-13
    • 招待講演

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公開日: 2017-01-06  

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