Exploring Black Holes with Stringy Geometries and the Coquecigrue Problem

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K03952
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: Kitasato University
• Principal Investigator: Sasaki Shin 北里大学, 理学部, 講師 (20622509)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木村 哲士 大阪電気通信大学, 共通教育機構, 特任准教授 (20447882)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 超弦理論 / 双対性 / double field theory

Outline of Final Research Achievements

In this study, we focus on the T-duality in superstring theory which is a candidate of consistent quantum gravity. We theoretically investigate microscopic spacetime structures originating from string winding effects. We clarified the coquecigrue problem, namely, constructing global structures from local algebraic structures in mathematics, by showing a concrete example of the problem. This allows us to express the nature of the winding geometry of strings in terms of category theory. Based on the fact that black holes are constructed by various branes in superstring theories, we also developed a method to calculate the string winding corrections to black hole spacetimes by exploring the effects of string worldsheet instantons to the brane background spacetimes.

Free Research Field

超弦理論、場の量子論、重力理論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究課題の主目的は、極微の時空構造を理解することで、ブラックホールの物理的性質を明らかにすることである。特に本課題では整合的な量子重力理論として信じられている超弦理論が極微の時空構造をどのように記述しているのかを理論的に調査した。関連して、本研究では数学の未解決問題であるコクシグル問題に取り組み、一定の成果を上げた。これにより、極微の時空間を記述する数学的表現を明らかにした。本研究課題で得られた成果により、時空とは何かという根源的な問題への手がかりが得られたと期待する。