Quantum gravity theory opened up by new physics that can be experimentally verified

Research Project

Project/Area Number	23K13108
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
Research Institution	Miyakonojo National College of Technology
Principal Investigator	阿部裕悟都城工業高等専門学校, 一般科目理科, 准教授 (30792452)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2027-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000) Fiscal Year 2026: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2025: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords	高階微分重力理論 / 繰り込み可能性 / ヒッグスポテンシャル / 量子補正 / 高階微分スカラー理論 / 量子重力理論 / 重力子ループ / 重力子散乱
Outline of Research at the Start	量子重力理論の構築は、長年にわたる基礎物理学研究の目標の一つである。本研究では、高階微分重力理論を扱い量子重力の理解を目的に、観測可能な又は期待される物理量を標的として、①素粒子標準模型に高階微分重力理論を取り入れた際、トップクォーク質量は量子重力的制限を受けるか、②未確認であるニュートリノ質量を量子重力の新しい観点から説明できるか、③超高エネルギー現象の宇宙インフレーションは量子重力理論検証の手がかりとなるか、という3つの具体的問題を究明する。本研究により、量子重力理論の実験的検証方法を提示し、重力の量子的性質に関する情報を明らかにしたい。
Outline of Annual Research Achievements	ヒッグス理論を介して量子重力理論の実験的なヒントを得るために、高階微分重力理論+ヒッグス理論において、1-ループ有効ポテンシャルの計算を進めた。その計算過程の中で経路積分時の負ノルム(ゴースト)粒子計算方法に関して、正ノルム粒子との違いはどのような点にあるのかという新しい問題に取り組む必要性が生じた。負ノルム粒子は高階微分重力理論のみに現れるものではなく、高階微分理論全般に共通する問題であるため、重力理論よりも解析が行い易い高階微分スカラー理論を扱う判断に至った。負ノルム粒子の量子補正計算の振る舞いと役割をより詳細に考察するために、高階微分スカラー理論+ヒッグス理論に着目し、正ノルムスカラー粒子と負ノルムスカラー粒子双方でのヒッグスポテンシャルに対する量子補正を計算し、解析を進めている。部分的に得られた結果に関して、高階微分重力理論に関連した理論的な理解を深めることが出来るため、研究協力者と共に現在論文執筆中である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 申請時の計画として、1年目に高階微分重力理論+ヒッグス理論の枠組みで、ヒッグスポテンシャルへの重力量子効果を計算し、実験的なヒントを得るために素粒子標準模型で見つかっている素粒子への影響を解析する計画であったが、高階微分重力理論の負ノルム粒子の寄与に関して詳細な考察が必要となった。そのため、まず高階微分スカラー理論を扱い負ノルム粒子の寄与を理解することで、重力理論計算にも関連した知見を得ることが出来ると予想し、研究の進度と方向性を修正する判断に至った。
Strategy for Future Research Activity	高階微分スカラー理論+ヒッグス理論の研究で得られた理解に関して、研究協力者と共に現在論文執筆中であり、まずはこの論文を仕上げて発信する。得られた知見に基づき、再び高階微分重力理論+ヒッグス理論の計算に戻り、当初の予定であった素粒子標準模型で見つかっている素粒子への影響を解析する。