[論文レビュー] The Dark Side of Gravity

Frederic Henry-Couannier|arXiv (Cornell University)|Oct 16, 2006

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 7被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、平坦なミンコフスキー時空背景上での非幾何的重力理論、Dark Gravity (DG) を提案する。重力は、標準重力に対応するものと、反重力的相互作用を示す「ダークサイド」と呼ばれる、2つの共役対称テンソル場によって記述される。この理論は、離散的対称性不変性によって両方の場を同等に扱うことで、負エネルギー状態やタキオン的表現の問題を解決し、低次の項では一般相対性理論と整合的だが、Post-Post-Newtonian 水準で相違を示す。ブラックホールを回避し、ダークエネルギーを必要とせず、宇宙の加速膨張を自然に説明できる。

ABSTRACT

Adopting a non geometrical point of view, we are led to an alternative theory of the order two and symetric gravitational tensor field of GR. The field is no more interpreted as the metric of our space-time. The true metric is globally Minkowskian and describes a flat manifold, a context which justifies a genuine rehabilitation of the global discrete space-time symetries involved in the structure of the Lorentz group along with their 'problematic' representations: the negative energy and tachyonic ones.

研究の動機と目的

• 一般相対性理論における重力の幾何的解釈を放棄することで、相対論的量子場理論における負エネルギー状態やタキオン的表現に起因する理論的不整合を解消すること。
• 固定された力学的でないミンコフスキー背景上に重力を定式化することで、時間反転やローレンツ群表現を含むグローバル時空対称性を再生すること。
• 正負のエネルギー場を共役テンソル場を通じて対称的に取り扱うことで、真空の発散や不安定性を回避する安定でユニタリな重力理論を構築すること。
• ダークマターやダークエネルギーを導入せず、宇宙論的現象（例えば加速膨張や平坦な回転曲線）を自然に説明できる古典的枠組みを提供すること。
• 反重力的物質および新しい重力磁気的効果の実験的検証可能性を検討し、Gravity Probe B などの実験で検出可能な可能性を示すこと。

提案手法

• 固定されたミンコフスキー時空背景上に、対称的かつ2階のテンソル場として重力を非幾何的かつ記述する。
• 離散的対称性反転（例えば時間反転）によって関連づけられる2つの共役テンソル場を導入し、作用に両者を含めることで不変性を保つ。
• 離散的対称性に不変な作用と場の運動方程式を構築し、正負のエネルギー解を同等に扱う。
• 共役場構造を用いて、「ダークサイド」と呼ばれる重力の側面を定義し、物質が標準物質と反重力のみで相互作用することを可能にする。
• 真空アインシュタイン方程式の新しい解を導出し、ホライズンやブラックホールを形成しない修正されたシュバルツシルト解を得る。
• 重力波解および連星パulsarの崩壊率を解析し、観測結果および一般相対性理論の予測と比較する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 平坦な時空背景上に、不安定性を引き起こさずに負エネルギー状態やタキオン的状態を含む、整合的な古典的重力理論を構築できるか？
• RQ2 非重力的文脈において時間反転対称性を適用すると負エネルギー状態が生じるが、そのような状況で重力理論に一貫して時間反転対称性を組み込む方法は何か？
• RQ3 標準重力に対応するものと反重力に対応するものとを有する2つの共役対称テンソル成分を持つ重力場が、観測可能な影響を及ぼすか？
• RQ4 この枠組みにおいて、宇宙定数やダークエネルギーを必要とせずに、宇宙の加速膨張を説明できるか？
• RQ5 この理論では、Gravity Probe B で検出可能な可能性がある新しい重力磁気的効果が生じるか？ それらは一般相対性理論のフレームドラッグ予測とは異なるか？

主な発見

• 真空における新しいシュバルツシルト解は、Post-Post-Newtonian 水準でのみ一般相対性理論と相違し、イベントホライズンやブラックホールの形成がない。
• 理論はWEPの破れを回避し、現在のSEPテストを除きすべてを満たす。Pioneerの異常なブルーシフトは、自然にSEP違反効果として説明可能である。
• 空間的に平坦な宇宙は、インフレーションや宇宙定数を必要とせず、自然に加速膨張段階を経験する。
• ホライズンの不在と平坦背景における場の運動方程式の構造のおかげで、ビッグバン特異点は回避される。
• ヘリシティゼロの重力波解が得られ、連星パulsarの軌道減衰率は観測値および一般相対性理論の予測と一致する。
• Gravity Probe B 実験で検出可能な新しい重力磁気的効果が生じる可能性があり、一般相対性理論の予測とは異なり、Pioneerの異常な歳差を説明する可能性を秘めている。