New phase of experimental black hole study

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H01911
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 15020:Experimental studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Asai Shoji 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (60282505)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 稲田 聡明 東京大学, 素粒子物理国際研究センター, 特任助教 (20779269) ; 中山 和之 福岡大学, 理学部, 助教 (80602721) ; 笠原 健司 福岡大学, 理学部, 助教 (00706864) ; 中西 俊博 京都大学, 工学研究科, 講師 (30362461) ; 久門 尚史 京都大学, 工学研究科, 准教授 (80301240) ; 冨田 知志 東北大学, 高度教養教育・学生支援機構, 准教授 (90360594) ; 澤田 桂 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学研究センター, 研究員 (40462692)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ブラックホール / ホライゾン / ホーキング輻射

Outline of Final Research Achievements

Hawking temperatures higher than conventional measurements are expected in ferromagnetic spin-wave systems. In order to realize BH space-time structure in this system, construction of measurement apparatus and fabrication of test samples were carried out. In designing the bottleneck structure, the line width and film thickness were varied in micromagnetic simulation, which showed spin-wave mode conversions from BH horizons. For the bottleneck length smaller than the attenuation length of these spin waves, the modes generated at the edges constructively interfered with each other and gave anomalous amplification. The bottleneck length dependence of the amplification factor was evaluated and the periodicity with respect to wave numbers was deduced.

Free Research Field

素粒子実験

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

BH時空の幾何学的性質を特殊な物性系の分散構造により再現し、そのホライゾンで生じるHawking輻射等の量子過程の研究が進んでいる。これら従来の系およびそれに該当しない新たな系に対し、BHの量子性に関する知見を得ることは学術的に極めて重要であり、またBH時空の特殊な物理過程を利用した新たなデバイスの開発も期待される。