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研究内容


近年の宇宙の観測技術の進歩に伴い,宇宙論・相対論の研究は急速な発展を見せている. 特に,

  • 量子重力理論,弦理論に基づく宇宙初期の進化
  • 宇宙背景輻射(CMB)と宇宙の大規模構造の起源となる,密度揺らぎの進化
  • 現在の宇宙を支配する暗黒エネルギー,暗黒物質の起源
  • 強重力天体とそれを起源とする重力波

    などの宇宙物理学の理論研究が,観測から検証可能な時代になっている. このような観測の状況を踏まえて,本研究室では下記のような多様な内容の理論研究を行っている.

  • インフレーション模型の理論的な構築と観測的な検証   
  • 宇宙初期(再加熱期)の粒子生成
  • 宇宙論的密度揺らぎ,原始重力波の進化
  • 宇宙背景輻射の温度揺らぎ
  • 宇宙の大規模構造の進化と暗黒物質
  • 暗黒エネルギーの起源
  • 一般相対論を拡張した理論の構築と観測的な兆候
  • ブラックホール・中性子星の物理
  • 重力波による,強重力領域での重力理論の検証

    主な研究として,CMBの温度揺らぎなどの最新の観測データからインフレーションなどの宇宙初期の物理現象の検証を行うことや,現在の宇宙の全エネルギーの約7割近くを占める暗黒エネルギーの起源の理論的な探究と超新星やCMBなどの観測からの制限の研究(図1を参照)を行っている.特に,インフレーションと暗黒エネルギーという宇宙初期と後期の2つの加速膨張の起源は未だに解明されておらず,2015年に初検出された重力波やその他の多様な観測データを用いて,これらの起源に迫ることを目標にしている.
    図1: 様々な暗黒エネルギー模型に対するCMBの温度揺らぎからの観測的な制限.Peirone, Benevento, Frusciante, Tsujikawa, Physical Review D 100, 063509 (2019)による.


    特に,一般相対論およびそれを拡張した理論に基づき,宇宙初期,宇宙後期,強重力天体の物理に関して詳細な理論研究を行い,それを観測から検証することで,様々なエネルギースケールにおける物理現象を統一的に説明できる理論の構築を目指している(図2を参照).

    図2: 宇宙における多様な物理現象における重力理論の検証.