[論文レビュー] Experimental tests of the New Self Creation Cosmology and a heterodox prediction for Gravity Probe B

Garth A. Barber|arXiv (Cornell University)|Feb 10, 2003

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 2被引用数 2

ひとこと要約

本論文は、ダークエネルギーも宇宙定数を必要とせず、空間的に平坦で全密度パラメータが1/3である宇宙を説明する異端的宇宙論モデル—自己生成宇宙論—を提案する。一般相対性理論とは異なり、ジオデシック歳差の予測値が一般相対性理論の値の5/6であり、特に重力探査衛星（Gravity Probe B）実験では1年あたり5.5弧秒に相当する。

ABSTRACT

The new Self Creation Theory predicts a universe that is spatially flat yet with a total density parameter of one third. Observationally it would appear to accelerate in its expansion. It does not require inflation, 'dark energy', 'quintessence' or a cosmological constant (dynamical or otherwise) to explain observed cosmological features. It does, however, require a moderate amount of 'cold dark matter'. It predicts identical results as General Relativity in standard experimental tests but two definitive experiments exist, which would distinguish between the two theories. Here these standard tests and two definitive experiments are described, together with another, third, definitive experiment: geodetic precession. This test of GR, which is about to be performed on the Gravity Probe B satellite, is an opportunity to falsify Self Creation Cosmology. The theory predicts a 'frame-dragging' result equal to GR but a geodetic precession of only 5/6, or 0.83 the GR value. When applied to the Gravity Probe B satellite, Self Creation Cosmology predicts a gyroscope precession about a direction perpendicular to the plane of the orbit of 5.5 arc sec/yr.

研究の動機と目的

• 自己生成宇宙論がダークエネルギーや宇宙定数を仮定せずに宇宙の加速膨張を説明できるかどうかを検証すること。
• 自己生成宇宙論と一般相対性理論を明確に区別できる決定的な実験的検証を特定すること。
• 重力探査衛星（Gravity Probe B）実験のジオデシック歳差測定に対して、明確で反証可能な予測結果を提示すること。
• 重力に関する既知の実験結果と比較することで、理論の妥当性を評価すること。

提案手法

• 空間的に平坦だが全密度パラメータ Ω_total = 1/3 である宇宙論的モデルを提案し、ダークエネルギーの必要性を回避する。
• 標準的な重力の実験的検証に理論を適用し、それらの文脈で一般相対性理論と一致することを確認する。
• 2つの理論を区別する3つの決定的実験を同定する：フレーム・ドレーニング、ジオデシック歳差、宇宙論的観測。
• 自己生成宇宙論におけるジオデシック歳差効果を一般相対性理論の予測値の5/6として計算する。
• 重力探査衛星（Gravity Probe B）に理論を適用し、1年あたり5.5弧秒の予測歳差を計算する。
• 衛星の軌道面を用いて歳差の方向を定義し、垂直成分に焦点を当てる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 自己生成宇宙論は、ダークエネルギーや宇宙定数を必要とせず、一般相対性理論の代替として妥当な理論であるか？
• RQ2 重力探査衛星（Gravity Probe B）が測定したジオデシック歳差は、自己生成宇宙論を反証できるか？
• RQ3 自己生成宇宙論におけるジオデシック歳差の大きさは、一般相対性理論と比べてどの程度か？
• RQ4 空間的に平坦であるのと全密度パラメータが1/3であるという事実を、理論がどのように統合するか？
• RQ5 どのような実験的結果が、自己生成宇宙論と標準的一般相対性理論を明確に区別できるか？

主な発見

• 自己生成宇宙論は、正確に1/3の全密度パラメータを予測し、ダークエネルギーを必要としない空間的平坦性と整合的である。
• 理論は、重力のすべての標準的実験的検証において、一般相対性理論と同一の結果を予測する。
• 重力探査衛星（Gravity Probe B）実験において、理論は1年あたり5.5弧秒のジオデシック歳差を予測するが、これは一般相対性理論の予測値の5/6に相当する。
• フレーム・ドレーニング効果は一般相対性理論と同一であると予測され、したがって2つの理論を区別するには不十分である。
• ジオデシック歳差の検証は、明確な定量的予測を伴う決定的実験的区別であると特定された。
• モデルは観測的宇宙論と整合的でありながら、観測される宇宙の加速膨張に対する新しい説明を提供する。