修正重力理論, 素粒子物理に基づく暗黒エネルギーの起源の探究

基于修正引力理论和粒子物理探索暗能量的起源

• 批准号: 09F09029
• 负责人: 辻川 信二
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09F09029/
• 关键词: 暗黒エネルギー; 密度揺らぎ; 暗黒物質; 宇宙の大規模構造; インフレーション; 超弦理論; 修正重力理論; 宇宙背景輻射

本年度は,ほとんどの暗黒エネルギー模型を含むような一般的なスカラーテンソル理論における,宇宙論的密度揺らぎの進化と模型の有効性の条件を明らかにする研究を主に行った.特に,宇宙の大規模構造や重力レンズの観測と関連する物質の密度揺らぎに関して,その成長率を決める実効的な重力結合の大きさを一般的に導出した.さらに,重力ポテンシャルの進化を表す式も導きだし,これは宇宙背景輻射の観測と直接関係する重要な結果である.また,一般的なスカラーテンソル理論においてゴーストや不安定性を避ける条件を求めることで,有効な暗黒エネルギー模型の構築に重要な寄与を与えたと考えられる.特に,ガリレオンと呼ばれるスカラー場を拡張した新たな暗黒エネルギー模型を提唱し,理論的に矛盾のないパラメータ領域を明らかにした.さらに,この新たな模型でトラッカーと呼ばれるアトラクター解の存在を示し,これは最終的に加速膨張へとつながる解である.このトラッカー解に関して,超新星,宇宙背景輻射,バリオン音響振動の最新の観測から,有効なパラメータ領域に制限を与えた,さらに,物質密度揺らぎと宇宙背景輻射の温度揺らぎとの相関から,模型にどのような制限がつくかについての研究も行った.これらの研究に加えて,宇宙の局所領域において一般相対論を回復する機構を,スカラーテンソル理論において調べた。特に,理論が一般相対論的な特徴を回復するような半径(ヴァインシュタイン半径)を一般的に導出した.このヴァインシュタイン機構が有効に働くための条件から,修正重力理論のラグランジアンに制限を与えた.以上のように,暗黒エネルギーの宇宙論的なダイナミックスと宇宙の局所領域の振る舞いから,暗黒エネルギーの模型の選別を行い,将来の観測からの模型への制限に重要な寄与を与えたと考えられる.

今年，我们主要进行了研究，以阐明宇宙密度波动的演变以及一般标量张量理论（包括大多数暗能量模型）中模型的有效性。特别是，关于确定材料生长速率的有效重力耦合幅度，就宇宙大规模结构的观察以及与宇宙和重力透镜的大规模结构相关的材料的密度波动的观察而言。此外，我们还得出了表达重力势演变的方程式，这是与宇宙背景辐射的观察直接相关的重要结果。此外，人们认为，通过寻找避免幽灵和不稳定性的条件在一般标量张量理论中，它为有效的暗能量模型的构建做出了重要贡献。特别是，Galile提出了一个新的暗能量模型，该模型扩展了一个标量场，揭示了理论上一致的参数域。此外，在这个新模型中，我们展示了一种称为Tracker的吸引子解决方案的存在，该解决方案最终导致了加速的扩展。关于该跟踪器解决方案，我们从最新的超新星，宇宙背景辐射和巴属声学振动的最新观察结果中提供了有效参数域的限制，还研究了该模型对材料密度波动和宇宙背景温度波动之间的相关性的限制。除了这些研究外，我们还研究了标量张量理论中宇宙局部区域中恢复一般相对性的机制。特别是，该理论通常衍生出恢复一般相对论特征的半径（Weinstein Radius）。这种韦恩斯坦机制的有效性条件已限制了修改后的重力理论的拉格朗日。如上所述，人们认为，黑暗能量的宇宙学动力学和宇宙局部区域的行为已被选为黑能模型，并且它已经从未来观察结果中为模型做出了重要的贡献。

项目成果

Observational constraints on Galileon cosmology

• DOI: 10.1103/physrevd.82.124054
• 发表时间: 2010-10
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: S. Nesseris;A. D. Felice;S. Tsujikawa

Dark energy in the most general scalar-tensor theories with second-order equations

最一般的二阶标量张量理论中的暗能量

• 发表时间: 2011
• 作者: A.De Felice;S.Mukohyama;S.Tsujikawa;Radouane Gannouji;S.Tsujikawa
• 通讯作者: S.Tsujikawa

Cosmological constraints on extended Galileon models

• DOI: 10.1088/1475-7516/2012/03/025
• 发表时间: 2012
• 期刊: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
• 影响因子: 6.4
• 作者: A. D. Felice;S. Tsujikawa

Recent status of dark energy

暗能量的最新状况

• 发表时间: 2009
• 作者: Toshitaka Uchino;Tetsuo Hyodo;Makoto Oka;S.Tsujikawa
• 通讯作者: S.Tsujikawa

Scale dependent superluminal propagation in modified gravity

修正重力下的尺度相关超光速传播

• 发表时间: 2010
• 作者: Subesh Ghimire;Yuichiro Tanioka;A.De Felice
• 通讯作者: A.De Felice