Exploring fundamental variables of gravity through early universe observations

通过早期宇宙观测探索重力的基本变量

基本信息

批准号：
20K14468
负责人：
青木勝輝
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K14468/
关键词：
重力理論宇宙論量子重力理論

项目摘要

一般相対論と量子論の不整合性やダークエネルギー、ダークマター、インフレーションといった宇宙論に残された数々の謎の存在は一般相対論を超えた重力理論の必要性を示唆している。本研究の大きな目的は現象論研究と理論研究の両者を相補的に用いることで宇宙を用いた重力理論の検証を行うことである。このためには有効場理論の手法が特に有用であり、本年度は以下にあるような有効場理論に関する様々な現象論研究を行った。また散乱振幅のユニタリー性らを用いることで有効場理論に対する理論的な整合性条件を得ることが可能である。そこで現象論と相補的に、散乱振幅などを用いた理論研究も同時に行った。具体的には本年度は次のような成果を得た。(1) 前年度に定式化したベクトル場の宇宙論的有効場理論を拡張し、流体・固体・エーテルといった連続体物質に対する宇宙論的有効場理論を定式化した。(2) コンパクト天体といった強重力場では有効場理論の描像が破綻しうることを示し、紫外完全化の効果を取り入れたベクトル場のコンパクト天体解を構築した。(3) スピン２ダークマター模型の新たなシナリオを提案した。(4) 不安定粒子の散乱振幅に対するユニタリー性の条件を第一原理的に導いた。(5) 有効場理論的描像からベクトル場の新たな相互作用を指摘し、そのコンパクト天体解への影響を調べた。(6) 宇宙論を用いた重力理論検証に関するレビューを執筆した。(7) 宇宙論的有効場理論のもつ双対性を明らかにした。

一般相对论与量子理论之间的不一致以及宇宙学中仍然存在的许多奥秘，例如暗能量，暗物质和通胀，这表明需要一种超越一般相对论的重力理论。这项研究的主要目的是通过将现象学研究和理论研究作为互补性来验证重力理论。有效的现场理论方法对于此目的特别有用，今年我们对有效的现场理论进行了各种现象学研究，例如以下内容。此外，通过使用散射幅度的统一特性，可以获得有效现场理论的理论一致性条件。因此，在现象学的互补性中，还使用散射幅度和其他研究同时进行了理论研究。具体而言，今年我们取得了以下结果：（1）我们扩展了上一年制定的向量场的宇宙学有效田地理论，并为诸如流体，固体和醚等连续材料的宇宙学有效田间理论提出了宇宙学有效的田间理论。（2）我们已经表明，有效场理论的图像可以在诸如紧凑的天体之类的强重力场中分解，并构建了矢量场的紧凑型天体溶液，以结合紫外线完美的效果。（3）提出了一个新的Spin 2暗物质模型的新方案。（4）在第一个原理中得出了不稳定颗粒散射幅度的单一性质条件。（5）我们指出了从有效场理论图像中向量场的新相互作用，并研究了它们对紧凑型天体溶液的影响。（6）我使用宇宙学对重力理论的验证进行了评论。（7）我们揭示了宇宙学有效田间理论的二元性。