2020 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, 名誉教授 (80211176)
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2016-04-01 – 2022-03-31
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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）いわゆる古典的共系不変性が、弦理論からどのように生じるかを考察した。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、通常の場の理論の立場からは説明できない。しかしながら、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があり、具体的な模型をいくつか構成し、性質を解析した。
（２）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生成されるような模型を提案した。２つのスカラー場からなる理論は、多重臨界点原理の下ではプランクスケール以外の質量次元を持たないが、自然なパラメーター領域で一方の場が真空期待値を持ち、その大きさはプランクスケールに対して非摂動的に小さいものであることがわかった。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。
（３）プランクスケールにおけるヒグスポテンシャルの振る舞いは、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示唆している。また、この描像はいくつかの検証可能な予言を与える。暗黒物質として（２）のような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制限が得られることを示した。
（４）量子重力によるトポロジー揺らぎを考えると、「プランク長さ以下の揺らぎを積分して得られる有効理論のパラメーターは、宇宙の最終のエントロピーを最大にするように自動的に微調整される。」という最大エントロピー原理が予想されるが、それが弦理論の構成的立場からどのように示せるかを考察した。
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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）は当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時代の弦理論に向けて、さまざまな解析を行う。具体的には、（１）行列模型による時空と物質、（２）自然性の解明、（３）プランクスケールとヒグスインフレーション、（４）ブラックホールの量子論、（５）弱電磁スケールの起源などに関し、数値的および解析的な考察を並行して進める一方で、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 |
研究は順調に進んでいるが、コロナ禍により、当初予定していた国内外の研究者との交流や、小規模ワークショップができなくなり、余剰金が出た。コロナ後の研究交流を含め、有効に使っていく所存です。
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