2016 Fiscal Year Research-status Report
超弦理論における標準模型の導出―ブレーンの構造と素粒子の対称性―
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16K17711
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
柴 正太郎 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 博士研究員 (40724993)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 超弦理論 / M理論 / ブレーン / 対称性 / 熱力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、超弦理論が定義される高次元時空において、我々が感知できる4次元時空における素粒子の理論である、標準模型をなるべく自然に導出する方法を解明することを目的としている。特に、高次元時空の中の一部の次元にのみ広がる、ブレーンと呼ばれる物体を用いて、4次元時空を創り出し、標準模型が示す素粒子の対称性を実現することに重点を置いて、研究を行っている。
2016年度の研究では、ブレーンのダイナミクスと素粒子の対称性に関する理解、それぞれについて一定の成果を挙げることができた。以下、それらについて述べる。
ブレーンのダイナミクスについては、時間依存性を持つブレーンが複数集まった系を研究した。その系の熱力学的な性質を議論することによって、系において各々のブレーンが相互作用する様子を明らかにすることができた。こうした時間依存性を持つブレーンの系は、様々な様子で膨張・収縮する4次元時空を創ることができる。そこには、宇宙初期のインフレーションと呼ばれる加速膨張や、その後の穏やかな膨張も含まれる。そうした4次元時空を創るためには、高次元時空においてどのようにブレーンが振る舞えば良いのかについても、議論することができた。
素粒子の対称性については、E(11)と呼ばれる非常に大きな群が描く対称性を研究した。この群は、超弦理論の様々な側面を統一的に（非摂動的に）記述できる、M理論を表現するのに有用だと考えられている。私はそのE(11)群を使って、M理論においてブレーンのダイナミクスを記述することができた。一方で、標準模型における素粒子の対称性も、E(11)群の対称性の一部（部分群）として含まれているため、この議論に基づいてブレーンと素粒子の対称性が新たな側面から研究できるようになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初計画していた通り、ブレーンのダイナミクスについては時間依存性を持つ系にまで対象を広げて研究することができた。
それに加えて、E(11)群を用いた対称性に基づき、新たな視点から超弦理論のブレーンを研究することもでき、一定の成果を挙げられている。
当初に計画した以上に、より広い視野を持って、超弦理論の高次元時空の中で、現実の4次元時空の世界を導出する研究が進められていると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までに、超弦理論とその非摂動的な定式化であるM理論において、ブレーンのダイナミクスと素粒子の対称性を独自の視点から議論することができた。
2年目以降は、当初の計画通り、超弦理論のもう一つの非摂動的な定式化である、F理論を議論の視点に加えていく。F理論においては、M理論よりも明確に、ブレーンの性質とE(11)群の様々な部分群を関係づけられることがわかっている。
従って、現在までの研究にさらにF理論という新たな視点を入れることにより、ブレーンのダイナミクスと素粒子の対称性の間にある関係を、より密接なものとして明らかにできる可能性がある。すなわち、超弦理論においてより自然に素粒子の対称性を再現するシナリオが描けるようになると期待することができる。
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| Causes of Carryover |
ほぼ計画通りに研究費を使用したが、当初予測できなかった程度の端数が生じたため、わずかに使い残す結果となった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の旅費の一部として使用したいと考えている。
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