2021 Fiscal Year Final Research Report

Theoretical modeling of dark energy and its observational verification

Planned Research

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Project Area	Why does the Universe accelerate? - Exhaustive study and challenge for the future -
Project/Area Number	15H05890
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Science and Engineering
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	Sugiyama Naoshi 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (70222057)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	野尻伸一名古屋大学, 理学研究科, 教授 (00432229) 市來淨與名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (10534480) 辻川信二東京理科大学, 理学部第二部物理学科, 教授 (30318802) 西澤淳名古屋大学, 高等研究院, 特任講師 (70402435) 松原隆彦大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (00282715)
Project Period (FY)	2015-06-29 – 2020-03-31
Keywords	暗黒エネルギー / 修正重力理論
Outline of Final Research Achievements	Observational Constraints on dark energy models were obtained using the latest astronomical observational data, mainly from Planck. Various theoretically motivated dark energy models were proposed, and parameter regions of the theory that satisfy current observations were obtained. We developed a cosmological perturbation theory in models with dark energy and dark matter interactions and found that such models slow down the formation of large scale structure of the universe. We examined the effect of density fluctuations of dark energy on the number density and size of voids formed in the large-scale structure of the universe, and showed that the Alcock-Pacynski test allows unbiased constraints on the energy density of dark energy and the equation of state.
Free Research Field	観測的宇宙論
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	宇宙の構造形成を担うダークマター、そして宇宙膨張を加速させているダークエネルギーの正体は未だ不明であり、天文学から物理学にまたがった大問題である。本研究では最新の観測結果から許されるダークマター、ダークエネルギーの性質を明らかにするとともに、そのような観測の制限を満たすダークエネルギー模型の提案を行った。加えて、将来の観測が見込まれるボイドを用いてダークエネルギーを調査する手法を開発した。ダーク成分の問題解決は最終的には素粒子実験的手法が必要になるが、地上における加速器のエネルギーが上限に達しつつある現在、本研究のような天文学によるボトムアップ型研究は今後もますます重要になると考えられる。