概要

アインシュタインの一般相対性理論は，物理学において革命的なものであった。今でも，素粒子や宇宙の研究でも最も基本的な法則の一つとして扱われている。

しかし，一般相対性理論では記述できない現象も現れている。

また，アインシュタインとボーアの論争で始まった，力学と量子力学との接続がうまくいっていない，という議論が今でも続いているように，重力理論と通常の場の量子論との接続もうまくいっていない。この問題は，素粒子物理における永久的な課題の一つになっており，現在も盛んに研究されている。

この問題の解決を目指し，修正重力の理論の研究が多方面から進んでいる。本書では，その研究の前段の部分をなるべく平易に紹介するとともに，どのような効果を入れるとこの問題が解決されると期待されているのかを最後にダイジェスト的にまとめる。

素粒子や宇宙に関わる革新的な一冊になると考えられる。コアな層から研究したいと思う学生にまで届く唯一の書籍になると期待される。

こんな方におすすめ

• 素粒子論に興味のある人
• 将来的に宇宙（特に重力関係）の勉強をしたい学生
• 一般相対性理論と素粒子の関係を知りたい人

目次

• はじめに

第1章　素粒子の統一理論の現状

• 1.1　物質を構成する素粒子
• 1.2　力を媒介する素粒子
• 1.3　自発的対称性の破れとヒッグス場とヒッグス粒子
• 1.4　相互作用の統一に向けて
• 1.5　力のスケールと統一理論

第2章　スーパーストリング

• 2.1　スーパーストリングとは
• 2.2　発散と繰り込み
• 2.3　スーパーストリングの有限性
• 2.4　10次元から4次元へ
  • 2.4.1　スーパーストリングは10 次元の理論
  • 2.4.2　コンパクト化とブレイン世界

第3章　一般相対性理論

• 3.1　等価原理
• 3.2　一般相対性
• 3.3　ブラックホール
• 3.4　ホーキング輻射
• 3.5　ブラックホールによる情報喪失問題
• 3.6　宇宙模型
• 3.7　重力波

第4章　インフレーション

• 4.1　宇宙の発展
• 4.2　インフレーション理論の動機
• 4.3　インフレーションが起こる機構

第5章　暗黒エネルギー

• 5.1　再加熱後の宇宙と宇宙背景輻射
• 5.2　超新星と宇宙の加速膨張
• 5.3　負の圧力と状態方程式パラメーター
• 5.4　微調整問題・一致問題

第6章　修正重力理論

• 6.1　どのように修正するか？
• 6.2　スカラー場を含む重力理論
  • 6.2.1　ブランス・ディッケ型模型
  • 6.2.2　スカラー・アインシュタイン・ガウス・ボンネ重力
  • 6.2.3　ホルンデスキ理論
• 6.3　曲率の関数を含む重力理論
  • 6.3.1　F(R) 重力
  • 6.3.2　F(G) 重力
  • 6.3.3　ボルン・インフェルト重力
• 6.4　そのほかの重力理論
  • 6.4.1　質量を持つ重力子の理論
  • 6.4.2　ホジャバ・リフシッツ重力理論
  • 6.4.3　曲率以外で重力を記述する理論
• 6.5　宇宙観測を用いた検証–ファントム交差–

• おわりに

付録　補遺：ゴースト

• A.1 ゴーストの例
• A.2 高階微分に伴うゴースト
• A.3 高階微分を含む理論とオストログラドスキー不安定性

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