| Project/Area Number |
22K03596
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 相対性理論 / 天体物理学 / 場の理論 / ゲージ重力双対性 / 熱力学 / 量子重力 / 局所熱力学 / 相対論的熱力学 / 一般相対性理論 / AdS/CFT対応 / 場の量子論 / ゲージ重力対応 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、ゲージ理論をフロー方程式によって粗視化することでゲージ・重力双対性を実現するフレームワークを構築し量子重力理論の解明につなげ、重力、特にブラックホールにまつわる未解決問題を解く足がかりを作る。
これまでの研究により、静力学と真空状態が期待される重力理論を再現できることを明らかにした。本研究課題では、フロー方程式によるフレームワークを発展させ、重力理論の動力学、すなわち重力理論における励起状態やブラックホール時空が場の量子論によってどのように実現されるのかを明らかにする。
また、近年提唱した一般の曲がった時空における物理量の正確な定義に関して、その妥当性や応用に関する研究を行う。
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| Outline of Final Research Achievements |
I demonstrated that the most fundamental excited state in a gravity theory is constructed in conformal field theory by the flow equation method, which supports the idea of gauge/gravity duality that the gravitational force is described by an alternative method.
Following my proposal of the correct definitions of energy and entropy in gravitational background, I calculated them in a general self-gravitating system. I showed that they strictly satisfy expected thermodynamic relations, turning out that the proposal is correct. This made me to extend the classic stellar structure equations to their relativistic ones. Solving them I predicted that temperature and density inside the Sun obey a power law, and succeeded in reproducing the masses of non-rocky planets such as Jupiter. I extended the result to a case with steady energy flow inside, providing the solution to a long-standing unsolved problem how thermodynamic quantities are defined in a general relativistic system.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
１世紀以上の長い研究の歴史がある重力平衡系において、エントロピーや熱力学関係式といった基本物理量や基本関係式を明らかにできたことは、今後の関連分野の研究の基盤となる歴史的快挙であり、基礎の理解を問い直すことの重要性を再認識させる。この結果を推し進め太陽のような天体の内部物理量がべき乗則に従うことを新たに予言し、木星などの惑星の質量の再現に成功したことは、従来の方法では成し遂げることが出来なかった比類ない成果である。さらに研究を推し進めた結果、アインシュタインが特殊相対性理論を発表して以来の未解決問題に遭遇しそれを解決できたことは、基礎を大事にし新しいことに挑戦する者の励みとなる福音と言えよう。
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