Extended theories of gravity from fundamental physics and their observational tests

来自基础物理学的扩展引力理论及其观测测试

基本信息

批准号：
19J00895
负责人：
青木勝輝
金额：
$ 3.08万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J00895/
关键词：
重力理論宇宙論量子重力理論

项目摘要

一般相対論の正しさは太陽系実験や重力波観測により確かなものとなっているが、一般相対論自体は究極の物理法則ではなく、背後に潜む量子重力理論の低エネルギー有効理論であると広く理解されている。理論物理学のゴールの１つである量子重力理論の正体に迫るためには、幅広いエネルギースケールでの重力理論の検証及び実際に検証される低エネルギー有効理論と量子重力理論の関係を明らかにする必要がある。本課題では散乱振幅のユニタリー性といった基本性質から得られる整合性条件である正値性条件を用いて、素粒子標準模型と一般相対論の整合性条件を調査した。その結果、素粒子標準模型と一般相対論の正しさは10^16 GeVよりも低いエネルギースケールにおいて新物理が存在しなければならないことを示唆することが明らかとなった。一方、宇宙にはインフレーションやダークエネルギーといった標準物理では説明できない未解決問題が見つかっており、これらの正体を明らかにするために様々な実験・観測が行われている。正値性条件はインフレーション、ダークエネルギーなどを説明する宇宙論的有効理論と量子重力理論の間の整合性条件を導くと期待されるが、様々な理論的難解さにより両者の間の整合性条件を導くことは現状できていない。このような状況のため本課題ではトイモデルとして具体的な基礎理論のそこから得られる宇宙論的有効理論の間にある整合性条件を詳細に調べ、その結果、通常の正値性条件から期待される条件は宇宙論的有効理論においては成り立たないことを発見した。しかしながら、基礎理論と宇宙論的有効理論の間には確かに非自明な整合性条件が存在しており、様々な現象論的示唆を導くことを明らかにした。その他にも宇宙論的有効理論の新たな定式化といった研究に取り組んだ。

通过太阳系实验和引力波观测证实了一般相对性的正确性，但是广义相对论本身被广泛理解为不是物理学的最终定律，而是其背后的低能量有效量子重力理论。为了达到量子重力理论的真实本质，理论物理的目标之一，有必要在广泛的能量尺度上验证重力理论，并阐明实际验证的低能量有效理论与量子重力理论之间的关系。在这个主题中，我们使用正值研究了基本粒子标准模型与一般相对性之间的一致性条件，这是从基本特性（例如散射幅度的单一特性）获得的一致性条件。结果表明，基本粒子标准模型和一般相对论的正确性表明，必须在低于10^16 GEV的能量尺度上存在新物理学。同时，在宇宙中发现了未解决的问题，例如通货膨胀和暗能量，无法通过标准物理学来解释，并且已经进行了各种实验和观察以阐明这些问题的真实性质。预期的正值条件有望得出宇宙学有效理论之间的一致性条件，该理论解释了通货膨胀，暗能量和量子重力理论，但由于各种理论分析，目前不可能得出两者之间的一致性条件。由于这种情况，该任务详细介绍了从特定基本理论作为玩具模型获得的宇宙学有效理论之间的一致性条件，因此，我们发现，从普通正值中预期的条件在宇宙学有效理论中不存在。但是，已经揭示了基本理论和宇宙学有效理论之间肯定存在非平凡的一致性条件，从而导致了各种现象学的影响。他还从事研究，例如宇宙学有效理论的新表述。

项目成果

期刊论文数量（32）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

UV consistency of gravitational and cosmological EFTs

引力和宇宙学 EFT 的 UV 一致性

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Katsuki Aoki;Tran Quang Loc;Shinji Mukohyama;Ryo Namba;Toshifumi Noumi;and Junsei Tokuda
通讯作者：
and Junsei Tokuda

計量アフィン形式におけるスカラーテンソル理論と射影対称性

标量张量理论和度量仿射形式的射影对称性

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
A. Takenouchi;S. Yoneda;A. Yamaguchi;R. Okazaki;N. Takahashi;N. Shirai;Y. Fujiwara;and R. Kataoka.;Azusa Tanase;青木勝輝，嶋田圭吾
通讯作者：
青木勝輝，嶋田圭吾

Ghost from constraints: a generalization of Ostrogradsky theorem

约束中的幽灵：奥斯特罗格勒茨基定理的推广