可変宇宙項を含む宇宙論への観測的制限

涉及可变宇宙学项的宇宙学观测约束

• 批准号: 00F00706
• 负责人: 前田 恵一
• 金额: $ 1.15万
• 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: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00F00706/
• 关键词: ダークマター; 宇宙定数; 宇宙の加速膨張; 素粒子統一理論; 高次元時空; 宇宙背景輻射; クインテッセンス; ブレイン宇宙モデル

現代宇宙論における最重要課題の一つは,宇宙定数問題である.最近の超新星タイプIaの観測やWMAPの結果からは,宇宙が加速膨張していることが示唆されている.これを説明する最も簡単なものは宇宙定数であるが,その大きさは素粒子の基礎理論から予想される値からは遙かに小さく,大きな謎である.この困難を解決すべく,スカラー場のダイナミクスを用いたクインテッセンス・シナリオが注目されている.これはまた,研究代表者による高次元理論を基礎にした新しいモデルも提案されており,観測データの解析を含め,宇宙におけるスカラー場のダイナミクスおよび宇宙に進化への影響を系統的に研究する時期にきていた.そこで本研究では,高次元理論を基にしたブレイン宇宙論を背景に,Stanford大学(Gravity Probe B group)で重力理論の観測的制限に関する研究を行ってきたJ.Overduin特別研究員を早稲田大学に迎え,宇宙定数問題の系統的な考察を行った.本年度は,前年度の準備的研究を基に時間的に変化する宇宙定数を伴う宇宙モデルの系統的な解析を行った.観測との関連では密度揺らぎの解析などが重要なポイントとなるが,それには全く新しいアプローチを必要とする.ここではその提案とともに,数値シミュレーションを含めた詳細な解析を行い,その観測からの制限を考えることで,宇宙モデルの制限や宇宙定数問題について考察をした.また,前年までの研究で明らかにされているブレイン宇宙論における普遍的側面をモデル解析に適用し,高次元理論の検証にどう関わってくるかを調べた.その中で,注目すべき成果として,ブレインに拘束された物質の量子効果を考えると,ある状況では宇宙の進化を表すフリードマン方程式に現れる宇宙定数が,非常に小さくすることが可能になり,現在の加速膨張を自然に説明できる可能性を与えた.また,Overduin特別研究員は,ダークマターとダークエネルギーを統一的に説明するモデルの観測的制限を与えている.今後本研究で行った系統的な解析により,宇宙定数問題の手がかりを見つけ,宇宙定数問題の本質的な理解につなげていきたい.

One of the most important problems in modern cosmology is the problem of the fixed number of the universe. The results of the recent supernova measurements and WMAP have changed, and the universe has accelerated. The most simple explanation is that the universe is fixed, and the basic theory of elementary particles is not easy to understand. This problem is solved by the following methods: This research represents the study of the basis of high-dimensional theory, the development of new proposals, the analysis of the universe, the evolution of the universe, the influence of the universe on the system. J. Overduin, Special Researcher, Waseda University, Research on the Limits of Gravity Theory in Cosmological Background. This year, compared with the previous year's preparation, the research on the basis of time, the determination of the universe, the analysis of the universe and the system has been carried out. The relationship between measurement and density analysis is important and necessary. The problem of the universe's fixed number is investigated. The research of the year before last has made it clear that the universal bottom surface of cosmology has been analyzed and applied, and the proof of high dimensional theory has been adjusted. In the middle of the universe, the quantum effect of the constrained matter is examined. The evolution of the universe is expressed in the equation. The universe is determined by the possibility of accelerating expansion. Special Researcher Overduin, In the future, this study will focus on the analysis of the system, the understanding of the nature of the universe fixed number problem, and the understanding of the universe fixed number problem.

项目成果

H.Sotani, K.Tominaga, K.Maeda: "Density Discontinuity of a Neutron Star and Gravitational Waves"Physical Review. D65. 024010 (2002)

H.Sotani、K.Tominaga、K.Maeda：“中子星的密度不连续性和引力波”物理评论。

J.M.Overduin, H.-J.Fahr: "Vacuum Energy and the Economical Universe"Foundation of Physics. (掲載予定). (2003)

J.M.Overduin，H.-J.Fahr：“真空能量和经济宇宙”物理学基础（即将出版）。

Y.Fujii, K.Maeda: "The Scalar-Tensor Theory of Gravitation"Cambridge Univ. Press (UK). 240 (2003)

Y.Fujii，K.Maeda：“引力的标量张量理论”剑桥大学。

S.Mizuno, K.Maeda: "Natural Quintessence Scenario in a Brane World"Progress of Theoretical Physics, Supplement. 148. 59-90 (2003)

S.Mizuno、K.Maeda：“膜世界中的自然精髓情景”理论物理进展，增刊。

N.Okuyama, K.Maeda: "Five-dimensional Black Hole and Particle Solution with Non-Abelian Gauge Field"Physical Review. D(掲載予定). (2003)

N.Okuyama、K.Maeda：“具有非阿贝尔规范场的五维黑洞和粒子解”物理评论 D（即将出版）。