Testing modified theories of gravity

测试修正的重力理论

• 批准号: 20K03936
• 负责人: 小林 努
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Rikkyo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K03936/
• 关键词: 修正重力理論; 宇宙論; 重力; 重力波; 重力理論

2つのテンソル自由度を持ち、追加のスカラーモードがない修正重力の宇宙論的なテストをおこなった。考慮する重力理論は、背景進化のレベルでLCDMモデルと区別できない宇宙モデルを持つ。モデルには1つの修正重力パラメーターがあり、その効果は線形摂動に現れるが、追加のスカラーモードは伝播しない。現在のモデルを組み込んだBoltzmannコードを使用して、Planck CMBデータからパラメータへの制限を与えた。この修正重力モデルは、太陽系のテストや重力波の伝播によってほとんど制限されないため、この結果は、このモデルの初めての観測的なテストを提供することになった。また、最近、スカラー・テンソル重力理論の文脈で、スカラー場の高階導関数を含む逆可逆非共形変換の一般化が提案された。この一般化された非共形変換をHorndeski理論に適用することで、従来よりも一般的な健全なスカラー・テンソル理論であるいわゆる一般化された非共形Horndeski理論を得ることができる。ただし、物質場を導入すると高階スカラー・テンソル理論の等価性条件が壊れ、Ostrogradskyゴーストが現れる可能性があるため、一般化された非共形Horndeski理論が物質場と整合的にカップリングできるかどうかは不明である。本研究ではこの問題を調査し、特定のゲージを仮定せずに、物質場への最小カップリングが一般化された非共形Horndeski理論において整合的である条件を求めた。その結果、Ostrogradskyゴーストの現れを避けるために、一般化された非共形変換のすべての高階導関数項が禁止されることを発見した。最小カップリングされた物質場が存在する場合にゴーストフリーとなるのは、従来の非共形変換を通じてHorndeski理論につながる理論だけであるという結論に至った。

我们对具有两个张量自由度且没有额外标量模式的修正引力进行了宇宙学测试。所考虑的引力理论有一个宇宙学模型，在背景演化的层面上与 LCDM 模型没有区别。该模型具有一个修改后的重力参数，其效果出现​​在线性扰动中，但没有额外的标量模式传播。结合当前模型的玻尔兹曼代码用于提供对普朗克 CMB 数据参数的约束。这一结果为这种修改后的重力模型提供了首次观测测试，因为它在很大程度上不受太阳系测试和引力波传播的约束。此外，最近，在标量张量引力理论的背景下，提出了涉及标量场高阶导数的可逆非共形变换的推广。通过将这种广义非共形变换应用到Horndeski理论中，我们可以得到所谓的广义非共形Horndeski理论，这是一种比以前更普遍、更合理的标量张量理论。然而，引入物质场可能会打破高阶标量张量理论的等价条件，可能会出现奥斯特罗格勒斯基鬼影，因此广义非共形Horndeski理论能否与物质场相干耦合尚不清楚。在本研究中，我们研究了这个问题，并找到了在不假设特定规范的情况下，广义非共形 Horndeski 理论中与材料场的最小耦合一致的条件。结果，我们发现广义非共形变换中的所有高阶导数项都被禁止，以避免奥斯特罗格拉茨基鬼影的出现。我们得出的结论是，只有通过传统非共形变换导出 Horndeski 理论的理论在存在最小耦合材料场的情况下才是无鬼影的。

项目成果

Primordial tensor non-Gaussianities from general single-field inflation with non-Bunch-Davies initial states

• DOI: 10.1103/physrevd.102.023513
• 发表时间: 2020-03
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Shingo Akama;S. Hirano;Tsutomu Kobayashi

Dynamics of inflation with mutually orthogonal vector fields in a closed universe

封闭宇宙中相互正交矢量场的膨胀动力学

• DOI: 10.1103/physrevd.104.083514
• 发表时间: 2021
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Murata Tomoaki;Kobayashi Tsutomu
• 通讯作者: Kobayashi Tsutomu

Testing gravity with the cosmic microwave background: constraints on modified gravity with two tensorial degrees of freedom

用宇宙微波背景测试重力：两个张量自由度的修正重力约束

• DOI: 10.1088/1475-7516/2022/07/040
• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
• 影响因子: 6.4
• 作者: Hiramatsu Takashi;Kobayashi Tsutomu
• 通讯作者: Kobayashi Tsutomu

Max Planck Inst.(ドイツ)

马克斯·普朗克研究所（德国）

CERN(スイス)

欧洲核子研究组织（瑞士）