Theoretical verification of the primordial universe based on theories of quantum gravity.
| Project/Area Number |
23K13100
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
松井 宏樹 京都大学, 基礎物理学研究所, 特別研究員(PD) (90887051)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2028-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2027: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2026: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
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| Keywords | 量子宇宙論 / 一般相対論 / 量子重力理論 / 場の量子論 / 量子情報理論 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究計画では、 将来的な宇宙観測から創成期宇宙が検証可能になる時代を見据えて、Hartle-Hawking無境界仮説を始めとする量子宇宙創生の可能性を近年の量子重力や場の量子論、量子情報の進展を取り入れた現代的な観点から再検討し、原始密度揺らぎや原始重力波などの観測的な帰結を精密に解析することで量子宇宙論を本格的に展開する。 取り分け、本研究では修正重力理論に基づく無境界仮説の検証や場の量子論の非摂動的定式化を応用した量子宇宙論の研究、量子重力の経路積分からの系統的な創生期宇宙の解析手法の確立、量子情報理論や宇宙観測を応用した量子宇宙論の検証などの研究を網羅的に行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の研究では、主にHorava-Lifshitz重力理論に基づいたハートル・ホーキング無境界仮説の詳細な研究を行いました。この理論は量子重力の有力な候補であり、Projectable形式において厳密に繰り込み可能性とユニタリー性が証明されています。ローレンツ型経路積分を利用して、ハートル・ホーキング無境界仮説を定式化し、均一かつ等方的な局所的閉じた宇宙の集合から成るグローバル宇宙における無境界波動関数を導出しました。また、ディリクレとロビン境界条件における無境界波動関数の定式化を研究しました。ディリクレ境界条件の場合、高次元オペレーターによるHorava-Lifshitz作用の発散が原理的に起こる問題があり、重力定数の繰り込み群フローから緩和できる可能性があることを指摘しました。一方、ロビン境界条件では、初期超曲面上の虚数ハッブル膨張率を持つ場合、無境界波動関数がHorava-Lifshitz 重力理論において無矛盾に定式化されることを示しました。また、局所宇宙間の量子的もつれの存在は、Horava-Lifshitz重力理論が提供する宇宙の量子論的記述の新たな側面があることを明らかにしました。さらなる研究によって、これらの結果が宇宙観測どのように関連するかを探ることは意義深いと考えられます。また、Pauli-Villars正則化を応用することで、余剰次元カシミア効果の新物理の寄与を定量的に解析しました。真空状態のローレンツ対称性を保つためのregulator場の必要な条件を提示し、解析的正則化による結果との比較を通じて、余剰次元カシミアエネルギーの評価を行いました。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の研究進展は概ね順調であると評価できます。Horava-Lifshitz 重力理論を用いたハートル・ホーキング無境界仮説の検証は、量子宇宙創生に関する理解を深める上で重要であり、繰り込み可能性とユニタリー性が厳密に証明されているProjectable形式において無境界波動関数を定式化できたことは、大きな進歩です。また、ディリクレおよびロビン境界条件の下での無境界波動関数についての研究は、異なる境界条件が宇宙の波動関数にどのように影響を与えるかについて理解を提供します。また、Pauli-Villars正則化を応用した余剰次元のカシミア効果の解析においては、真空状態の量子補正とローレンツ対称性に関する理解を深め量子重力の理解を深めると思われます。以上、さまざまな研究成果が得られたことから本研究は概ね順調に進展していると言えると評価できます。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、量子重力理論の波動関数の様々な解析手法について研究していく方針です。取り分け、場の量子論の非摂動論的定式化を応用した量子宇宙論の研究や量子重力の経路積分手法から宇宙の波動関数や原始密度揺らぎ、原始重力波の系統的な解析手法の研究を進める方針です。
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Report
(1 results)
Research Products
(10 results)
