2018 Fiscal Year Annual Research Report
Theoretical study of quantum dynamics by quantum spin vorticity theory
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16K05653
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
立花 明知 京都大学, 工学研究科, 名誉教授 (40135463)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
瀬波 大土 京都大学, 工学研究科, 講師 (40431770)
市川 和秀 京都大学, 工学研究科, 助教 (50401287) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 量子電磁力学 / アルファ振動子理論 / 電子スピン渦度 / ストレステンソル密度 / スピントルク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者は、素粒子代数の数学的下部構造を与えるアルファ振動子代数を発見し、これに基づき光子、電子および陽電子のアルファ振動子理論を構築した。次いで、アルファ振動子理論における時間依存繰り込みを定式化し、それを相対論的場の量子論のひとつである量子電磁力学（Quantum Electrodynamics、 QED）に応用し、QEDの漸近場によらない非摂動論的定式化を与えた。これを用いて、従来の非相対論的量子力学ではありえなかった双対コーシー問題とその解法を定式化した。その結果、長年にわたり予知不能とされてきた二重スリット現象を時々刻々予言できる理論を構築し、『量子力学のミステリー（ファインマン曰く）』を解消した。双対コーシー問題を取り扱うことにより初めて、隠れた変数を議論することなく、初期条件を全く同じにそろえても違った結果が決定論的に導かれる。二重スリット現象で観測される干渉パターンは、双対コーシー問題の解として与えられる。それは、予想に反して量子力学の波動関数では再現できない。量子力学の波動関数で与えられる干渉パターンは、真の干渉パターンとは似て非なるものである。本理論をアインシュタイン―ポドルスキー―ローゼン（EPR）観測で知られるエンタングルメントに適用すると、全く新しい完全な形での決定論が予言される。以上要するにアルファ振動子理論は量子力学の根源に迫るものであり、当初の計画を大きく超える理論的進展をもたらした。
スピン渦と電流の関係について研究を行った。グラフェン、シリセン、グラフェンナノリボンについて、数値計算を行いスピン渦の分布と電流の分布、バイアス電圧とこれらの量の関係について議論を行った。また、グラフェンナノリボン中に不純物を添加した際に、不純物元素のスピン軌道相互作用の大きさがこの関係にどのような影響を与えるかについて研究を行った。
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| Remarks |
QEDynamics および QEDalphaにおいては、理論的予言を実利用するための計算プログラムコードを開発公開している。Tachibana Lab（２件）においては、理論的成果を公開している。
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