高次元宇宙モデルにおける揺らぎの進化と観測的検証の可能性

高维宇宙学模型涨落演化及观测验证的可能性

• 批准号: 07J04199
• 负责人: 小林 努
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J04199/
• 关键词: 拡張重力理論; ダークエネルギー; 密度揺らぎの進化; 修正重力理論; 余剰次元模型; 宇宙論的摂動論; 一般相対論; 宇宙論; 高次元時空; ブレーンワールド

宇宙の加速膨張の起源は未解明の謎であるが、それを余剰次元模型の枠組みで重力の法則を変更することにより説明しようという試みがある(DGP模型)。私は、DGP模型の4次元有効理論に動機づけられた、非線形微分相互作用項を持つようなスカラー・テンソル理論の研究をおこなった。この種の模型はガリレオン模型と呼ばれ、スカラー的な重力の自由度が宇宙を加速膨張させる源になる一方、太陽系などの小スケールでは物質との相互作用が実効的に弱くなるという機構を有しており、実験・観測からの制限を逃れることができるという点で非常に興味深い。私は、密度揺らぎの進化が一般相対論にもとづいた標準的な宇宙模型とガリレオン模型とでは異なる点に着目し、模型の観測的検証につなげることを目的として、ガリレオン模型における宇宙論的摂動論の定式化をおこなった。加速膨張背宇宙を実現させる様々な模型を観測的に区別するために有効なツールのひとつとして、マイクロ波背景放射の積分ザックス・ウォルフェ効果が知られているが、私は、積分ザックス・ウォルフェ効果と銀河分布の相関を実際に計算することで、標準的な宇宙模型では正の相関が見られるのに対しガリレオン模型では負の相関が見られることを示し、そのような観測によりガリレオン模型が検証可能であることを主張した。ここでの摂動論の定式化はかなりの程度一般的になされたため、今後、既存の観測データを利用しながら、模型に具体的な制限をつけていく研究に適用していくことができる。

宇宙加速扩张的起源是一个无法解释的谜团，但是有一些尝试通过在剩余维度模型（DGP模型）框架中改变重力定律来解释这一点。我对标量张量理论进行了研究，其非线性差分相互作用术语是由DGP模型的四维有效理论激励的。这种类型的模型称为Gallileon模型，虽然标量重力自由是宇宙加速扩展的来源，但它具有一种机制，在该机制中，与物质的相互作用在小尺度（例如太阳系）上有效削弱了，使其非常有趣，因为它可以从实验和观察结果中逃脱限制。我重点介绍了基于一般相对论的标准宇宙模型与加利利亚模型之间密度波动的演变之间的差异，并在Gallileon模型中提出了宇宙学扰动理论，目的是导致对模型的观察验证。微波背景辐射的整体Zack-wolfe效应被称为观察各种模型之间的观察性区别的有效工具之一，这些模型实现了加速膨胀的背侧宇宙。我认为，通过实际计算积分Zack-Wolfe效应与星系分布之间的相关性，可以在标准宇宙模型中发现正相关，而Galileon模型具有负相关性，并且此类观察结果可以验证Galileon模型。这里的扰动理论的表述在很大程度上可以应用于未来的研究中，该研究使用现有的观察数据来对模型进行特定的限制。

项目成果

Exact brane cosmology in six-dimensional warped flux compactifications

六维扭曲通量致密化中的精确膜宇宙学

• 发表时间: 2007
• 作者: Frederico Arroja;小林努;小山和哉;白水徹也;小林努;小林努;小林努;小林努;小林努;小林努;小林努;小林努;小林努;小林努;小林努;小林努;小林努
• 通讯作者: 小林努

Bulk scalar emission from a rotating black hole pierced by a tense brane

• DOI: 10.1103/physrevd.77.044022
• 发表时间: 2007-11
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Tsutomu Kobayashi;Masato Nozawa;Yuichi Takamizu

Brane cosmological solutions in 6D warped flux compactifications

6D 扭曲通量致密化中的膜宇宙学解决方案

• 发表时间: 2007
• 作者: Frederico Arroja;小林努;小山和哉;白水徹也;小林努;小林努;小林努;小林努;小林努;小林努;小林努;小林努;小林努;小林努;小林努;小林努;小林努;小林努
• 通讯作者: 小林努

Quasinormal modes of black holes localized on the Randall-Sundrum 2-brane

• DOI: 10.1103/physrevd.78.064006
• 发表时间: 2008-03
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Masato Nozawa;Tsutomu Kobayashi

Gravitational waves from p-form inflation

• DOI: 10.1088/1475-7516/2009/05/004
• 发表时间: 2009-03
• 期刊: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
• 影响因子: 6.4
• 作者: Tsutomu Kobayashi;Shuichiro Yokoyama