2023 Fiscal Year Research-status Report
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21K13928
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
横倉 諒 慶應義塾大学, 商学部(日吉), 助教 (80837831)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 高次対称性 / トポロジー / 非可逆対称性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、これまでの研究で多様な一般化対称性が存在することが明らかとなったアクシオン電磁気学において、アクシオンもしくは光子が質量を持った場合の非可逆対称性について研究し、その物理的意味を調べた。本研究では、アクシオンは無質量だが光子が質量を持つヒッグス相の低エネルギー極限における非可逆対称性を議論した。光子の運動方程式から、非可逆1次対称性を特定した。これまでの研究から可逆対称性の範囲では対称性のパラメータはアクシオン・光子のトポロジカル結合の係数とヒッグス場の電荷に依存して定まっていた一方で、非可逆対称性のパラメータはヒッグス場の電荷のみで決まることを示した。1次対称性の生成子が荷電粒子の閉じた世界線に対してアハラノフ・ボーム効果を与える変換として作用することから、この生成子は磁束渦と同定できることを示した。一方で、非可逆1次対称性の生成子がアクシオン渦に巻き付く配位の相関関数が消えることを示した。この性質は、先行研究で知られていた光子が質量を持たない相における非可逆1次対称性変換と同様の振る舞いであると理解できる。本研究では、この非可逆対称性変換に加えて、対称性の生成子が磁束渦と同定できるという性質から、この相関関数が消える物理的な意味は、閉じた磁束渦がアクシオン渦に巻き付くようなトポロジカルに安定な配位が禁止されうることだということを示した。さらに、この物理的意味と従来の場の量子論におけるディラックの電荷の量子化条件との関連を示した。同様の議論を、アクシオンが質量を持ち光子が無質量の相におけるアクシオンドメインウォールと磁気単極子の関係についても行った。
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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
前年度までの研究成果を発展させて、アクシオン電磁気学におけるトポロジカルな物体であるアクシオン渦や磁束渦の間の物理を一般化対称性の観点から議論することができた。対称性とトポロジーを用いた場の量子論の相構造の解明に関するこれからの研究においても、アクシオン電磁気学を具体例として用いて研究を発展させたいと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
アクシオン電磁気学における高次対称性と時空対称性の関連を調べる研究を行う予定である。アクシオン電磁気学は、ボソンであるアクシオンと光子からなる理論であるが、アクシオン・光子結合は、フェルミオンの量子異常を通じて得られる。ボソンとフェルミオンの統計性の違いは時空の回転対称性と関連するため、フェルミオンの効果が時空対称性を通じてアクシオン電磁気学にどのように表れているかを議論する。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍などを考慮して共同研究のための出張を控えめにしてオンライン議論を多用していたため、次年度使用額が生じた。本使用額は、共同研究や研究発表のための出張旅費として次年度に使用することを考えている。
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