2019 Fiscal Year Research-status Report
弦の構成的定式化に基づく標準模型とプランクスケール物理の統合
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16K05322
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
川合 光 京都大学, 理学研究科, 教授 (80211176)
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2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | プランクスケール / 弦理論 / 行列模型 / ヒグスインフレーション / 標準模型 / マルチバース / 自然性 / 時空のトポロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）この数年当研究者が追求している、標準模型の高エネルギーにおける振る舞いの理論的解析をさらに進めた。特に、プランクスケールから標準模型のスケールが非摂動的に創発するようなもっとも簡単な模型として、２つのスカラー場からなるＺ２×Ｚ２対称な場の理論を調べた。その結果、自然なパラメーター領域で、一方のＺ２のみが自発的に破れ、カットオフスケールに対して非摂動的に小さなスケールが現れることがわかった。さらに、この模型を標準模型と結合させることにより、弱電磁スケールが自然な形で創発する可能性を示した。
（２）上で仮定した古典的共系不変性が、弦理論の立場からみた場合、どのようにして生じうるかについて考察した。これは、宇宙項やヒグス質量の自然性問題と同レベルの問題であり、通常の場の理論や摂動論敵弦理論の立場からは説明できない。しかしながら当研究者は、この数年の研究により、時空のトポロジーの量子ゆらぎを考慮すると、それが説明できる可能性を追求している。その具体的な模型をいくつか構成し、性質を解析した。
（３）ヒグスポテンシャルのプランクスケールにおける平坦性は、宇宙初期のインフレーションがヒグス場によって引き起こされた可能性を強く示唆しているのみならず、多くの検証可能な予言もえられる。例えば、暗黒物質として上記のＺ２×Ｚ２スカラー場を仮定すると、ヒグスインフレーションが起きるための必要条件として、暗黒物質の質量と、宇宙背景放射揺らぎのテンソル対スカラー比の間に強い条件が得られることを示した。
（４）このような考察を一般化すると、「プランクスケー以下の波長の揺らぎを積分して得られる有効理論もつパラメーターは、宇宙の最終のエントロピーを最大にするように選ばれている。」という最大エントロピー原理が得られる、ⅡＢ行列模型による時空の創発を調べ、上記のような有効理論が、自然に得られる可能性を議論した。
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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
以上の（１）～（４）は等研究者が長年追求してきたアイデアにそったものであり、研究は、順調に進んでいると自負している。
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| Strategy for Future Research Activity |
ポストLHC時代の素粒子論の構築に向けて、さまざまな側面からの解析を行う。具体的には、（１）行列模型による時空と物質の創発、（２）自然性に対する新
しい理解の試み、（３）プランクスケールの物理とヒグスインフレーションの可能性、（４）ブラックホールと情報問題と行列模型の自由度（５）古典的共系不
変性の起源と弱電磁スケールの創発に関して、数値的および解析的な考察を並行して進める一方で、研究会、セミナーなどを通じて、国内外の素粒子物理、場の理論、物性理論、宇宙論、数理物理などの専門家たちと幅広く交流することによって、新しい視点を開き問題を解決していく。
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| Causes of Carryover |
研究に予想外の新しい展開があり、国内の共同研究者と時間をかけて重点的に議論・検討する必要があった。そのため、海外との行き来の件数が減り、次年度使用額が生じた。もともと、昨年度が研究計画の最終年度であったが、繰越金は、新しい進展を本来の計画と融合させるために有効に使えると思う。
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