2015 Fiscal Year Research-status Report
ワームホール形成における爆発的粒子生成と超伝導回路を用いたその再現実験の提案
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15K05086
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| Research Institution | Akita Prefectural University |
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Principal Investigator |
宮本 雲平 秋田県立大学, 総合科学教育研究センター, 准教授 (70386621)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 一般相対論 / 場の量子論 / ワームホール / 超伝導回路 / 動的カシミア効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度において、研究代表者は共同研究者と共に、１次元空洞において瞬間的にDirichlet境界が消滅・出現した場合に、量子場の真空がどのように励起され、どの程度の粒子生成が起こるのかを考察した。また、関連するブラックホールの研究も行った。それらの成果については、２本の原著論文を出版し、１本の原著論文を投稿中であり、２件の学会発表を行った。これらの意義と重要性は次のようにしてわかる。量子論が一般相対論に基づく古典的時空描像を覆す例として，ブラックホールの蒸発やインフレーションによる密度揺らぎの生成がよく知られている．申請者の大きな目標（全体構想）は，ワームホールについて同様のパラダイム：「ワームホール形成は量子論によって禁止されること」を提示することである．本研究は，ワームホール形成の本質を空間のトポロジー変化と捉えることから始める．その上で，(1)トポロジー変化には不安定性（爆発的粒子生成）が伴うこと，(2)それを裏付ける実験方法が存在すること，(3)ワームホール形成を表す具体例で不安定化が起こること，を示す．このような目標に向けて、本年度はワームホール形成のトイモデルとして、１次元空洞におけるDirichlet壁の消滅をワームホール形成（二つの時空の融合）と見なし、そこに存在する量子化されたスカラー場の振る舞いを詳細に調べたことになる。当初の予想通り、このモデルでは爆発的粒子生成が起こることを示すことができた。また、投稿中の論文ではDirichlet壁の出現に対する粒子生成を評価することにも成功した。これは、ワームホールの消滅や時空の分裂に対応し、本課題と相補的な役割を果たす研究課題となるものであり、有益な副産物であったといえる。
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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
当初の予定としては、１＋１次元平坦時空における粒子生成を評価した後に、３＋１次元平坦時空における粒子生成も評価する予定であったが、後者についてはまだ解析を終えていないという意味では少し遅れている。しかし、前者の研究において、壁の出現についても解析を行い、評価方法を確立したという意味で、研究は当初予期していない方向に（いい意味で）発展し始めており、予想以上に進展しているともいえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、研究計画に記載した課題（３＋１次元モデル、実験方法の提唱、実際のワームホール時空での評価）などの他に、粒子生成の本質に迫る研究にも力を入れたい。本研究において、研究代表者はワームホール形成における粒子生成の本質（境界条件の時間変化に対する量子場のレスポンス）に迫っていると自負しており、新たな研究領域の開拓に尽力したいと考えている。
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| Causes of Carryover |
研究成果が出た時期が遅れたため、研究成果発表と研究討議の為に予定していた出張を見送る結果となり、予算に次年度使用額が発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
H２８年度において研究成果発表と研究討議の為にイギリスに出張する予定であるが、その出張を延長するなどし、共同研究の機会を増やすなど有効に活用するつもりである。
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