2018 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Why does the Universe accelerate? - Exhaustive study and challenge for the future - |
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15H05895
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
大栗 博司 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任教授 (20185234)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
早田 次郎 神戸大学, 理学研究科, 教授 (00222076)
野村 泰紀 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 主任研究員 (40647616)
山本 一博 広島大学, 理学研究科, 准教授 (50284154)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 量子重力 / 宇宙論 / 超弦理論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
山本は、ド・ジッター時空のスカラー場の量子場の真空構造に関して、よく知られた大域的なド・ジッター時空の真空であるBunch-Davies真空が、ド・ジッター時空をそれぞれ部分的に覆う左右２つのstatic chartの量子状態のもつれ状態として、記述されることを解析的な関係式により、厳密に導いた。その応用として、ド・ジッター時空中で、量子場と相互作用するウンルー-ドウィット検出器がもつれ状態の非局所相関に起因する量子放射を予言することを示した。また、ダークエネルギーが持ちうる新しい可能性について追及した。
野村は一般相対性理論における一連の新たな面積則を発見した。これは、よく知られたホーキングの面積則を、事象の地平面からより広範な類の曲面に拡張するものである。さらに、この面積則は外的エントロピーとよばれる時空の性質に関係することを明らかにし、その計算公式を与えた。
早田は暗黒物質の有力候補であるストリング由来のアクシオンについての研究を行った。
大栗は、Daniel Harlowと共同で、ホログラフィー原理を用いて、量子重力にグローバル対称性が存在しないなどの、量子重力に関する基本的な定理を証明した。この証明においては、ホログラフィー原理の微視的機構と量子情報理論の量子誤り訂正符号との密接な関係を使用した。また、大栗は宇宙のダークエネルギーの性質に制限を与えるスワンプランド予想を提唱し、これについてブッソのエントロピーを使った説明を与えた。
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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
山本はAokiらによって提案されたダークエネルギー模型が、超曲率スケールとよばれる非常に大きなスケールで空間的非一様性を持つダークエネルギー模型となっていることがわかった。これは、ダークエネルギーが持ちうる新しい可能性として大変興味深い。標準宇宙模型では説明のできない宇宙の超ホライズンスケールでの非等方性が大スケールのアノーマリーとして議論されており、この問題と関連するかもしれない。また、リンドラー状態を用いたミンコフスキー真空の記述に対応する形式で、ドジッター時空のBunch-Davies真空を2つのstatic chartの状態を記述する表式を与えた。ドジッター時空上の真空の非局所相関の理解に役立つかもしれない。
野村は、量子状態の粗視化と時空のエントロピーの関係を事象の地平面を超える一般の曲面で定式化することに成功した。これは、量子重力のホログラフィックな定式化をする上で、有用な結果である。
早田はインフレーション模型やダークマターの模型に新しい場を使ったアイデアを盛り込み、これが観測される可能性を探求した。
大栗は量子重力理論の低エネルギー有効理論についての一般的な予言を道くことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
山本は、銀河の大規模構造について、これまでの理論模型に基づいた研究を進めてきたが、実際の銀河観測データを用いた研究を進め、新しい観測データが得られた際の応用的研究に備える必要性も検討する。
野村は、量子状態の粗視化とホログラフィック幕の繰り込みの対に極めて類似に着目し、時空の発現のより深い理解を得ることを目指す。
早田は自らのインフレーション模型の観測的検証の可能性を追求する。
大栗は、「量子重力にグローバル対称性が存在しない」などの定理を、さらに拡張し、たとえば弱い重力予想や距離予想などのより広く強力なスワンプランド予想への新しい知見を得ることを目指す。
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