• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Massive field perturbations on black hole spacetime

Research Project

Project/Area Number 20K03938
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
Research InstitutionKindai University

Principal Investigator

石橋 明浩  近畿大学, 理工学部, 教授 (10469877)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywordsブラックホール / 一般相対論 / 重力理論 / 超弦理論 / ダークエネルギー / 暗黒物質 / 宇宙論 / 宇宙物理学 / 素粒子理論
Outline of Research at the Start

暗黒物質や暗黒エネルギーの正体解明は、現代物理学における最も根源的課題の一つである。これら暗黒物質・暗黒エネルギーは特徴的な重力相互作用しかしないため、その探査には強大な重力源であるブラックホールとの相互作用が引き起こす現象を捉えることが有効である。特に暗黒物質は、超弦理論の低エネルギー有効理論に現れる超軽量有質量ボソン場である可能性が指摘されている。本研究の目的は、ブラックホール時空上での様々な有質量ボソン場のしたがう基礎方程式の新しい定式化を試み、それにより暗黒物質候補である様々な有質量ボソン場のブラックホール時空におけるダイナミクス、特に超放射不安定性現象を詳細に理解することである。

Outline of Annual Research Achievements

有質量摂動が関係する場面として,これまで考察してきた局所反ドジッター(AdS)時空上での摂動論に加えて,今年度はホログラフィー原理を用いてAdS時空の共形境界としてのAdS時空上の摂動を考察した。ホログラフィー原理(AdS/CFT対応)を用いることで、境界AdS時空上の量子場の反作用を取り込んだ半古典アインシュタイン方程式の新しい定式化に成功した。さらに境界AdS時空に対する量子場の効果の強さを表すパラメーターを同定した。そのパラメーターが閾値を越えるとCFTのエネルギー運動量テンソルの寄与が大きくなり、境界AdS時空が摂動不安定となることを3次元の場合に証明した。さらに、その摂動不安定な3次元境界AdS時空の熱力学的不安定性も確認し、量子場の効果によるAdS時空上のある種の自発的対称性の破れを指摘した。

漸近安全量子重力理論におけるブラックホールについても、昨年度の研究の発展として静的なドジッター(dS)またはAdSブラックホールの熱力学的性質をさらに精査し、新たな相転移の可能性を指摘した。また、一般相対論を超える重力理論としての有効理論におけるブラックホールが、一般相対論において知られている熱力学的性質をもっているかどうかは興味深く非自明な問題である。十分に一般的で物理的に妥当なクラスの低エネルギー有効理論の枠組みにおいて定常ブラックホールの剛性定理に関する研究を行い、有効理論におけるブラックホール熱力学の基礎付けを行った。さらに、ホーキング温度がゼロである漸近AdSブラックホールのもつ「アトラクター機構」を回転を含めた場合に考察した。アトラクター機構はゲージ場を含む静的荷電極限ブラックホールの地平面近傍の特殊性であるが、ホーキング温度ゼロの極限は回転の効果によっても起こり得え、その場合は地平面近傍がMyers-Perryブラックホールの地平面近傍と一致することを示した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

局所AdSブラックホールの有質量摂動についての最も重要な問題の一つが、ホライズンと共形無限遠での境界条件の設定と安定・不安定性の関係についであった。昨年の段階でモード分解された摂動について、その関係を明らかにする方法を考案しており、今年度は数学的に示すことができた論文にまとめる前段階にあると考えている。

ホログラフィー原理を用いた半古典アインシュタイン方程式の解析による共形無限遠における境界AdS時空の安定性については、3次元の場合には解析を遂行することができたが、一般次元の場合の解析が今後の課題である。

Strategy for Future Research Activity

局所AdSブラックホールの有質量摂動安定性の問題については、これまでの成果をまとめる。ただし、境界条件と安定・不安定性の関係はモード分解によって得られたものである。モード分解しない摂動の境界条件は強く制限され、その結果、安定性が決定される可能性が残っている。この点を明らかにする必要がある。

漸近安全量子重力におけるブラックホールについては、熱力学法則と整合するスケール同一視を、これまでの研究により発見している。それを推し進めて、今後は熱力学特性だけでなく、内部特異点も同時に解消可能な好ましいスケール同一視の方法を考案することが課題の一つである。

Report

(4 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2024 2023 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (4 results) Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 9 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] Department of Physics/National Taiwan University/Taiwan(その他の国・地域)

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] Institute for Theoretical Physics/Leipzig University/Germany(ドイツ)

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] DAMTP/University of Cambridge/UK(英国)

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Int'l Joint Research] Department of Physics/National Central University/Taiwan(その他の国・地域)

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] A note on no-hair properties of static black holes in four and higher dimensional spacetimes with cosmological constant2024

    • Author(s)
      Akihiro Ishibashi, Satoshi Matsumoto and Yuichiro Yoneo
    • Journal Title

      Classical and Quantum Gravity

      Volume: 41 Issue: 8 Pages: 085010-085010

    • DOI

      10.1088/1361-6382/ad33ce

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Symmetry breaking of 3-dimensional AdS in holographic semiclassical gravity2024

    • Author(s)
      Akihiro Ishibashi, Kengo Maeda & Takashi Okamura
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 2024 Pages: 146-146

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A Stationary Black Hole Must be Axisymmetric in Effective Field Theory2023

    • Author(s)
      Hollands Stefan、Ishibashi Akihiro、Reall Harvey S.
    • Journal Title

      Communications in Mathematical Physics

      Volume: 401 Issue: 3 Pages: 2757-2791

    • DOI

      10.1007/s00220-023-04700-1

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Semiclassical Einstein equations from holography and boundary dynamics2023

    • Author(s)
      Akihiro Ishibashi, Kengo Maeda, Takashi Okamura
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 2023 Issue: 5 Pages: 212-212

    • DOI

      10.1007/jhep05(2023)212

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Phase structure of quantum improved Schwarzschild-(Anti)de Sitter black holes2023

    • Author(s)
      Chen Chiang-Mei、Chen Yi、Ishibashi Akihiro、Ohta Nobuyoshi
    • Journal Title

      Classical and Quantum Gravity

      Volume: 40 Issue: 21 Pages: 215007-215007

    • DOI

      10.1088/1361-6382/acfc91

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Flows of Rotating Extremal Attractor Black Holes2023

    • Author(s)
      Norihiro Iizuka, Akihiro Ishibashi, Kengo Maeda
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 2023 Pages: 177-177

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Running Newton coupling, scale identification, and black hole thermodynamics2022

    • Author(s)
      Chiang-Mei Chen, Yi Chen, Akihiro Ishibashi, Nobuyoshi Ohta, and Daiki Yamaguchi
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 105 Issue: 10 Pages: 106026-106026

    • DOI

      10.1103/physrevd.105.106026

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The averaged null energy condition on holographic evaporating black holes2022

    • Author(s)
      石橋明浩、前田健吾
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 2022 Issue: 3 Pages: 104-104

    • DOI

      10.1007/jhep03(2022)104

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] First law of entanglement entropy in AdS black hole backgrounds2021

    • Author(s)
      Ishibashi Akihiro、Maeda Kengo
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 104 Issue: 2 Pages: 026004-026004

    • DOI

      10.1103/physrevd.104.026004

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Quantum improved charged black holes2021

    • Author(s)
      Akihiro Ishibashi, Nobuyoshi Ohta, Daiki Yamaguchi
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 104 Issue: 6 Pages: 066016-066016

    • DOI

      10.1103/physrevd.104.066016

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Semiclassical Einstein equations from holography and boundary dynamics2023

    • Author(s)
      Akihiro Ishibashi
    • Organizer
      Quantum Effects in Gravitational Fields
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 漸近安全性による量子ブラックホールと熱力学第1法則2022

    • Author(s)
      山口大輝
    • Organizer
      日本物理学会2022年秋季大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 漸近AdS時空上の有質量ベクトル・テンソル場のダイナミクス2021

    • Author(s)
      上田航大
    • Organizer
      日本物理学会 第76回年次大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 量子補正したReissner-Nordstromブラックホールとその内部構造2021

    • Author(s)
      山口大輝
    • Organizer
      日本物理学会 第76回年次大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 時空の大域的構造と漸近構造2021

    • Author(s)
      石橋明浩
    • Organizer
      日本物理学会 第76回年次大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi