Unified origins of cosmic accelerated expansion, three cosmic compositions, large-scale magnetic fields and primordial gravitational waves in extended gravitational theories

扩展引力理论中宇宙加速膨胀、三种宇宙成分、大尺度磁场和原初引力波的统一起源

• 批准号: 21K03547
• 负责人: 馬塲 一晴
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Fukushima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03547/
• 关键词: インフレーション; 暗黒エネルギー; 暗黒物質; 拡張重力理論; 宇宙磁場; 宇宙のバリオン数生成; 原始重力波; 宇宙論的相転移; 大域的磁場

本研究課題では，長距離スケールで一般相対性理論を拡張する方法により，現在の宇宙の加速膨張機構を解明することを目的とする．本研究の成果により，量子重力の普遍的性質を探る手だてが得られる可能性がある．令和4年度の研究実績は下記のようにまとめられる．(1) スカラー曲率および高次曲率項であるガウス=ボンネ不変量と電磁場が結合する場合を考察し，電磁場の共形不変性の破れを通じて電磁場の量子揺らぎが生成される過程を詳細に解析した．特に，量子揺らぎを起源とする原始磁場がねじれた構造（磁気ヘリシティ）をもつ場合，量子異常効果を通じて生成されるバリオン数密度を求めた．その結果，観測と整合的な強度の宇宙磁場とバリオン非対称の値が生成され得る可能性を明らかにした．(2)暗黒エネルギーと暗黒物質の状態方程式は互いに異なるため，両者は異なる起源をもつと考えられる．ところが，宇宙全体に占める両者の割合は同程度であり，コインシデンス問題と呼ばれている．そこで，流体として振る舞う暗黒物質が暗黒エネルギーと結合する場合を考察し，各種の宇宙論的パラメータの進化を観測と比較した．さらに，暗黒エネルギーの状態方程式とエネルギー条件を詳しく調べ，量子重力と無矛盾であるようで実際は量子重力とは相容れないモデル（スワンプランド予想）に関する考察を行った．(3)ネーター対称性を用いて，f(R)重力理論における円筒対称性や平面対称性をもつ解を求めた．加えて，多様な拡張重力理論における宇宙物理学の理論的研究を遂行した．特に，物質の密度揺らぎの成長，ブラックホール解の量子論的トンネル効果およびブラックホール熱力学の解析，現実的なコンパクト天体の性質，ブラックホールの準周期的振動の解析を通じたブラックホール解への制限，カシミール効果のワームホール解への影響，自己重力系の動的進化，時空の特異点を回避するバウンス解等を研究した．

The subject of this research is the long-distance general reciprocity theory, method and method, and the purpose of explaining the accelerating expansion mechanism of the current universe. As a result of this research, the universal nature of quantum gravity has been explored and its possibilities have been revealed. Reiwa 4th year's research results are written down below. (1)スカラーcurvatureおよびHigher order curvature termであるガウス=ボンネ无剉quantityとelectromagnetic fieldがcombinationするoccasionをinvestigationし, The conformal inconsistency of the electromagnetic field is broken and the process of generation of the electromagnetic field is analyzed in detail. Special, quantum 揺らぎをorigin and original magnetic field structure (magnetic 気ヘリシティ) In the case of をもつ, the quantum anomaly effect を通じて generates されるバリオン number density をasks めた. As a result, the intensity of the cosmic magnetic field measured and integrated can be determined by the non-symmetrical generation of the cosmic magnetic field. (2) The equation of state of the dark matter is the same as the equation of state of the dark matter.ところが, the whole universe is divided and combined to the same degree, and the problem of コインシデンス is called ばれている.そこで, Fluid として Vibration る Dance う Dark Dark Matter が Dark Black エネル ギーと Combine するThe occasion is an investigation, and the evolution of various cosmologies is tested and compared.さらに, dark black エネルギーのequation of state とエネルギーconditions を detail しくtuned べ, quantum gravity とno contradiction であるようで実记はquantum gravityとは compatibility れないモデル（スワンプランド一思） に关するinvestigationを行った． (3) The ネーター対symmetry is used and the f(R) gravity theory is solved and the cylindrical symmetry and plane symmetry are solved. The research on the theory of tensional gravity and the theory of cosmic physics is carried out. Characteristics, the growth of the density of matter, the solution of the quantum theory, and the effect of the quantum theory Analysis of ラックホール thermodynamics, discovered properties of なコンパクトcelestial body, ブラックホールのquasi-periodic The analysis of vibration is limited and the effect of vibration is solved The influence of this, the evolution of the movement of one's own gravity system, the avoidance of the singularity of space and time, and the research on the solution, etc.

项目成果

Review on the issue of dark energy and modified gravitational theories

暗能量问题与修正引力理论综述

• 发表时间: 2021
• 作者: Yoshimi Akihiro;Tanaka Minoru;Yoshimura Motohiko;Kazuharu Bamba
• 通讯作者: Kazuharu Bamba

Generation of magnetic fields from the coupling of electromagnetic fields with a higher curvature term in inflationary cosmology

暴胀宇宙学中电磁场与较高曲率项的耦合产生磁场

• 发表时间: 2021
• 作者: Koide Masataka;Nagoya Yuta;Yamaguchi Satoshi;Katsushi Ito;Junji Hisano;Kazuharu Bamba;Yamaguchi Satoshi;Katsushi Ito;久野純治;Kazuharu Bamba;Satoshi Yamaguchi;Kazuharu Bamba
• 通讯作者: Kazuharu Bamba

Review on Dark Energy Problem and Modified Gravity Theories

暗能量问题与修正引力理论综述

• DOI: 10.31526/lhep.2022.352
• 发表时间: 2022
• 期刊: Letters in High Energy Physics
• 作者: 北沢正清;清原淳史;江尻信司;金谷和至;滑川裕介;Kazuharu Bamba
• 通讯作者: Kazuharu Bamba

Inflationary Universe from Anomaly-Free F(R)-gravity

来自无异常 F(R) 重力的暴胀宇宙

• DOI: 10.1155/2022/9056096
• 发表时间: 2022
• 期刊: Advances in High Energy Physics
• 影响因子: 1.7
• 作者: Z. Yousaf;Kazuharu Bamba;M. Z. Bhatti and U. Farwa;滑川裕介;R. Abbott et al.;平松尚志;Aroonkumar Beesham and Kazuharu Bamba
• 通讯作者: Aroonkumar Beesham and Kazuharu Bamba

New static cylindrical symmetric solutions in GR for unfamiliar EoS parameter values via Noether symmetry

• DOI: 10.1140/epjc/s10052-021-09660-1
• 发表时间: 2021-09
• 期刊: The European Physical Journal C
• 作者: Işıl Öz;K. Bamba