[論文レビュー] Modified Gravity and Cosmology: An Update by the CANTATA Network

Emmanuel N. Saridakis, Ruth Lazkoz+51 more|arXiv (Cornell University)|May 20, 2021

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 73被引用数 167

ひとこと要約

修正重力と宇宙論における最近の展開の包括的なレビューであり、理論的一貫性チェック、背景と摂動の予測、および観測データとの対峙を概説する。実行可能な理論と今後の方向性を要約する。

ABSTRACT

General Relativity and the $Λ$CDM framework are currently the standard lore and constitute the concordance paradigm. Nevertheless, long-standing open theoretical issues, as well as possible new observational ones arising from the explosive development of cosmology the last two decades, offer the motivation and lead a large amount of research to be devoted in constructing various extensions and modifications. All extended theories and scenarios are first examined under the light of theoretical consistency, and then are applied to various geometrical backgrounds, such as the cosmological and the spherical symmetric ones. Their predictions at both the background and perturbation levels, and concerning cosmology at early, intermediate and late times, are then confronted with the huge amount of observational data that astrophysics and cosmology are able to offer recently. Theories, scenarios and models that successfully and efficiently pass the above steps are classified as viable and are candidates for the description of Nature. This work is a Review of the recent developments in the fields of gravity and cosmology, presenting the state of the art, high-lighting the open problems, and outlining the directions of future research. Its realization was performed in the framework of the COST European Action ``Cosmology and Astrophysics Network for Theoretical Advances and Training Actions''.

研究の動機と目的

• 一般相対性理論とLambda-CDMを超える重力と宇宙論の探求を促す。
• 拡張重力理論の理論的一貫性基準を要約する。
• 宇宙の歴史を通じた背景進化と摂動に関する予測をレビューする。
• 理論的および観測的妥当性試験に合格した実用的なモデルを分類する。
• COSTネットワークの枠組み内での未解決問題と今後の研究の方向性を概説する。

提案手法

• 修正重力と宇宙論の理論的枠組みを調査・統合する。
• 理論を一貫性基準と幾何学的背景（宇宙論的および球対称性）に対して評価する。
• 初期・中間・後期の時代を通じて背景レベルおよび摂動レベルの予測を観測データと比較する。
• 理論的および観測的テストを通過した実行可能なモデルを特定する。
• CANTATAネットワーク内の未解決問題と今後の研究アジェンダを強調する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 修正重力理論の理論的一貫性要件は何か？
• RQ2 拡張重力理論は背景宇宙論と宇宙論的摂動をどのように修正するのか？
• RQ3 異なる時代にわたる現在の観測データと照合したとき、どのモデルが実行可能性を維持するのか？
• RQ4 重力と宇宙論における主要な未解決問題と今後の研究方向は何か？

主な発見

• 本研究は重力と宇宙論の最新進展の最先端レビューを提供する。
• 理論的一貫性、背景挙動、および摂動の理論的検証プロセスを強調する。
• これらのテストを通過した理論とシナリオを、自然界を記述する実行可能な候補として識別する。
• 本論文は未解決問題を強調し、COST European Actionフレームワーク内の今後の研究方向を概説する。
• この更新は文献において2023年までに提案された多様なモデルとアプローチを総括する。