高エネルギー天体現象の観測による高次元宇宙モデルの検証

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超弦理論などに示唆される高次元宇宙モデルの検証に向け、高次元の重力理論がもたらすと考えられる高次曲率重力の動力学を解析する手法を開発すること、また、高次元的なインフレーションを検証するために宇宙超弦が宇宙マイクロ波背景放射に及ぼす影響を研究することに取り組んだ。1.作用函数がRicciスカラーやRiemannテンソルの函数で表現される"f(R)"型や"f(Riemann)"型重力理論の正準形式による記述法を調べた。とくに、超弦理論からは後者のような一般的な重力が導かれ、Einstein-Hilbert作用からのずれが宇宙の膨張史の変更となって現れると予想される。そこで、正準形式による記述を行ない、計量場とそれ以外に生じる独立な自由度が従うべき時間発展方程式、また拘束条件を導出し、それによって函数fを分類した。これらは、宇宙の膨張則の観測などから重力の作用函数の情報を得、またそれを通じて、超弦理論のような高次元時空の基礎理論そのものを探査するための基礎となるべき研究成果である。さらに、高次元膜宇宙モデルの構築のために必要な重力の表面作用も見出した。2.宇宙初期の超弦理論的な高次元インフレーション後に宇宙に残される宇宙超弦が宇宙マイクロ波背景放射に与える痕跡を通じ、高次元インフレーション宇宙を観測的に検証することの可能性を検討した。宇宙超弦の網状構造がつなぎ換え確率の大小によって変化することに着目し、弦の影響で宇宙マイクロ波背景放射に混入する非ガウス性信号からその確率を読み取る方法を提案した。