Project Area | The Natural Laws of Extreme Universe--A New Paradigm for Spacetime and Matter from Quantum Information |
Project/Area Number |
22H05270
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Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
Principal Investigator |
郡 和範 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (50565819)
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Project Period (FY) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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Budget Amount *help |
¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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Keywords | ブラックホール / 原始ブラックホール / インフレーション / ホーキング輻射 / ガンマ線 / 量子重力 / 修正重力理論 / バリオン数生成 / ダークマター / ビッグバン元素合成 |
Outline of Research at the Start |
2016年にアメリカのLIGO実験チームにより、重力波の初検出が報告されました。約13億光年先の太陽の約30倍の重さを持つ双子のブラックホールの衝突によりつくられた重力波でした。その重いブラックホールは宇宙の誕生時のインフレーションが起源となりつくられた原始ブラックホールである可能性があります。また、原始ブラックホールの中にはもっと軽いものがあり、ホーキング輻射を出して量子力学的に蒸発してしまう可能性すらあります。次世代のガンマ線観測などで、ホーキング輻射を観測することにより、ダークマターとしての原始ブラックホールの正体が明らかになるかもしれません。そうした理論準備を進める必要があります。
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Outline of Annual Research Achievements |
2022年度は、査読付き論文を7本発表し、外部での講演を14回行った。その中でも、論文 4) K. Kohri and K. i. Maeda, A possible solution to the helium anomaly of EMPRESS VIII by cuscuton gravity theory, PTEP, 2022, 9, 910、において、次のことを発表した。量子重力理論の候補である修正重力理論であるcuscuton gravityにおいて予言される重力定数は、標準的なニュートンの重力定数より小さい可能性がある。最近のすばるのEMPRESS VIIIチームによるヘリウム4のprimordial valueの観測が、標準ビッグバン元素合成による生成量より有意に小さい値を報告したが、これが正にcuscuton gravityで説明できることを指摘した。また、論文 5) M. He, K. Kohri, K. Mukaida and M. Yamada, Formation of hot spots around small primordial black holes, JCAP, 2023, 1, 27、において、次の内容を報告した。Big Bang Nucleosynthesisの時期の前に蒸発する原始ブラックホールの周りに、熱い火の玉が一瞬つくられる現象を詳しく調べた。この火の玉の中では、バリオン数やdark matterがつくられる可能性があり、全く新しい宇宙像を示している。これらの結論は、量子重力理論の量子性をテストする上で極めて重要で、オリジナルな成果である。
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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
量子効果による蒸発する原始ブラックホールを観測することにより、重力の量子性のヒントを得るための理論的な準備はほぼ整った。具体的に、論文5) M. He, K. Kohri, K. Mukaida and M. Yamada, Formation of hot spots around small primordial black holes, JCAP, 2023, 1, 27、において、蒸発する原始ブラックホールの周りで、標準理論を越える量子現象が起き得ることを詳細な計算と共に示し、その結論を査読付き英文専門誌に論文として発表したことは、大きなマイルストーンであった。
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Strategy for Future Research Activity |
2023年度は、量子現象により蒸発ブラックホールの最期の様子を理論的に明らかにする研究を進める。特に、理論的には爆発的に蒸発することという特異な現象が起こる可能性が指摘されている。それを観測的に検証する方法について、理論的に解析を進めてゆく予定である。今年度の終了時に、その成果を論文にまとめ、査読付き英文専門誌に投稿する予定である。また、その成果を韓国とフランスで行われる専門的な国際会議で発表する予定である。
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