観測から探る量子重力理論とその構築

通过观察探索的量子引力理论及其构建

• 批准号: 17J04978
• 负责人: 新居 舜
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J04978/
• 关键词: 重力理論; 観測的宇宙論; 宇宙マイクロ波背景放射; 重力波; 銀河サーヴェイ; 等価原理; 宇宙論; 加速膨張; 修正重力理論

近年、宇宙の時空間構造の解明に向けた研究は、重力理論に潜む内部自由度の性質の理論的研究と精密化した天文観測によるデータが両輪となり、急速に進展している。現存するデータを調べると、一般相対性理論と概ね整合的であることが理解された一方で、宇宙の加速膨張が少なくとも2度起きているという観測的示唆は、一般相対性理論を超える重力の物理を考える大きな契機を与えている。加えて、重力波が検出されたことにより、重力理論は直接的に検証することができるようになった。こうした時流において、多角的な現象と観測事実を組み合わせて、重力法則および時空構造の理解を深めるべく、採用期間中に4編の学術論文を出版した。それぞれの概要は以下の通りである。(1) 宇宙マイクロ波背景放射がほぼ黒体放射であるという事実から、重力が光子にエネルギーを渡す物理機構が10の-5乗の精度で観測的に制限される。(2)中性子星連星合体GW170817の観測で得られた重力波の伝搬測度が光速と10の-15乗の精度で一致しているという事実は、重力理論の内部自由度に対して厳しい制限を与える。(3)将来計画されている地上重力波検出器を想定すると、宇宙空間を伝搬する重力波の減衰率から、重力定数の時間変化は1%程度まで観測的に制限できる。(4) 局所ローレンツ対称性が重力的に破れている理論の一例(Horava-Lifshitz重力理論)を調べると、宇宙誕生初期のインフレーション期において、長波長における曲率ゆらぎが断熱的に保存する。採用期間中に、名古屋大学・エディンバラ大学 ジョイントディグリー・プログラムに選抜され(国内初)、John Peacock教授とともに、全天の銀河観測データ(主に電波カタログ)から120億年ほど前の宇宙における重力法則を調べる研究プロジェクトを立ち上げた。研究成果は近日中に論文にまとめる予定である。

近年来，旨在阐明宇宙时空结构的研究正在迅速发展，理论研究对重力理论隐藏的内部自由度的特性以及从精制天文学观察中的数据被用作理论研究。研究现有数据时，人们可以理解，这通常与一般相对论的理论一致，但是观察性的建议至少两次加速了扩展，这提供了一个主要的机会，可以考虑超出一般相对论的重力物理学。此外，重力波的检测使得重力理论可以直接测试。在这一趋势中，在收养期间发表了四本学术论文，以将多方面现象与观察到的事实相结合，以加深我们对重力法律和时空结构的理解。每个人的概述如下：（1）宇宙微波背景辐射是几乎是黑体辐射的事实，使得重力通过该物理机制传递到光子的物理机制，可观察到的光子限于10。（2）事实。严重限制了重力理论的内部程度。 （3）假设将来计划了陆地重力检测器，可以观察到重力常数的时间变化限于大约1％，这是基于引力波的衰减率在外太空传播的。 （4）研究一个理论的例子，即局部洛伦兹对称性是重力破裂的（Horava-lifshitz重力理论），在宇宙的早期阶段的通货膨胀期间，长波长的曲率波动是绝热的。在招募期间，他被选为名古屋大学和爱丁堡大学联合学位课程（在日本首次），并与约翰·孔雀教授一起启动了一项研究项目，以研究大约120亿年前的《太空重力定律》，大约是基于全季节星系观察数据（主要是无线电波域）。研究结果将很快在论文中汇编。

项目成果

Modelling Gravitational-wave propagation through Large Scale Structure

模拟引力波通过大尺度结构的传播

• 发表时间: 2019
• 作者: Arai Shun ;Nishizawa Atsushi;新居 舜;Shun Arai
• 通讯作者: Shun Arai

Inflationary perturbations with Lifshitz scaling

Lifshitz 尺度的通货膨胀扰动

• DOI: 10.1088/1475-7516/2019/03/034
• 发表时间: 2019
• 期刊: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
• 影响因子: 6.4
• 作者: Arai Shun;Sibiryakov Sergey;Urakawa Yuko
• 通讯作者: Urakawa Yuko

Constraints on Horndeski theory with Gravitational Wave observations

引力波观测对 Horndeski 理论的约束

• 发表时间: 2017
• 作者: Arai Shun ;Nishizawa Atsushi;新居 舜;Shun Arai;Shun Arai;Shun Arai;Shun Arai;Shun Arai;Shun Arai;Shun Arai;新居舜;Shun Arai
• 通讯作者: Shun Arai

重力波伝搬の観測による宇宙の加速膨張の起源の解明

通过引力波传播的观测阐明宇宙加速膨胀的起源

• 发表时间: 2017
• 作者: Arai Shun ;Nishizawa Atsushi;新居 舜;Shun Arai;Shun Arai;Shun Arai;Shun Arai;Shun Arai;Shun Arai;Shun Arai;新居舜;Shun Arai;新居舜;Shun Arai;Shun Arai;新居舜
• 通讯作者: 新居舜

Constraints on time-varying gravitational constant with gravitational-waves observation

引力波观测对时变引力常数的约束

• 发表时间: 2018
• 作者: Arai Shun ;Nishizawa Atsushi;新居 舜;Shun Arai;Shun Arai;Shun Arai;Shun Arai;Shun Arai;Shun Arai;Shun Arai
• 通讯作者: Shun Arai