| 研究領域 | 極限宇宙の物理法則を創る－量子情報で拓く時空と物質の新しいパラダイム |
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| 研究課題/領域番号 |
21H05189
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
白水 徹也 名古屋大学, 多元数理科学研究科, 教授 (10282716)
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| 研究分担者 |
吉野 裕高 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (20377972)
小林 努 立教大学, 理学部, 教授 (40580212)
棚橋 典大 京都大学, 理学研究科, 特定准教授 (50581089)
野澤 真人 大阪工業大学, 工学部, 講師 (60547321)
泉 圭介 名古屋大学, 多元数理科学研究科, 准教授 (90554501)
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| 研究期間 (年度) |
2021-09-10 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2025年度)
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| 配分額 *注記 |
73,840千円 (直接経費: 56,800千円、間接経費: 17,040千円)
2025年度: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2024年度: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2023年度: 17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2022年度: 15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円)
2021年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
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| キーワード | 高次元時空 / ブレーンワールド / ホログラフィー / 強重力 / 重力波 / ゲージ重力対応 / ブラックホール / 修正重力理論 / ゲージ・重力対応 / 反deSitter時空 / 高次元宇宙モデル / 重力理論 / 一般相対論 / 宇宙論 / ホログラフィー原理 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
超弦理論に基づいた高次元宇宙モデルであるブレーンワールドの観点から「極限宇宙」の一つである「時間の極限」、すなわち宇宙の創生の謎の解明に取り組む。
特に、素粒子論で発展してきたゲージ重力対応(特に笠-高柳公式)の量子情報理論的側面をブレーンワールドに取り入れることにより、宇宙創生・加速膨張の謎および、重力・時空の全容を解明することを目標とする。
平行して、量子情報理論的な記述の有効性について吟味するために、宇宙観測からの検証や物性実験への洞察への土台作りを行う。
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| 研究実績の概要 |
宇宙の始まりやその加速膨張の起源の解明、そしてブラックホール内部の構造の基礎研究に関して、高次元および4次元時空の両面から取り組み以下の結果を得た。
(i)相対論的な視点から物性理論の解析を行うことにより、差動回転を伴う物性系においてはスピン流が誘起されるという新たな性質を発見した。今後、AdS/CFTの観点による考察が期待される。(ii)エンタグルメントエントロピーを含む一般化エントロピーの増大率に関する「量子焦点予想」を一般相対論に高次曲率補正を含めたクラスの理論で検証し、増大率の空間平均について量子焦点予想が成り立つことを明らかにした。(iii)Kaluza-Klein バブルとブラックホールの衝突を数値シミュレーションするための初期条件を設定する数値手法を開発した。(iv)歪・回転がゼロとなる光的測地線束を許す時空である宇宙定数を含むEinstein-Maxwell系のRobinson-Trautmanの超対称解の完全分類を行い、計量、ゲージ場、Killingスピノルをあらわに構成し、裸の特異点のみが許されることを明らかにした。これらの研究はバルク時空の基礎を与えるものである。(v)SU(2)ゲージ場と結合したアクシオン場によるインフレーション模型には、宇宙背景輻射スケールで原始重力波の過剰生成問題があったが、重力場との非最小結合により一般にこの問題を回避可能であることを指摘した。(vi)ブラックホール外部であるが強重力場中で定義された緩捕捉面について、低速回転するブラックホール時空において具体的に面を特定した。また、重力の強弱に関わらず重力を検知する面（重力検知面）に対する不等式に電磁場の効果を取り入れた。そして、ブラックホールと同様に、極限電荷が存在することを示した。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度も他分野研究者との共同研究により、分野横断型の研究を遂行できた。その結果、主に物性分野を対象とするPhys. Rev. B誌におけるEditor's Suggestionに採択された。また、量子重力のモデルとして注目を浴びているブレーンワールドとAdS/CFT対応の設定との接合系におけるブレーン上の時空構造の非摂動解析を継続中である。加えて、今年度も近畿大学にて開催された一般相対論と重力に関する国際会議運営に協力することにより、国内外の多くの関連分野研究者と交流を実現でき、今後の展開について検討する際の判断材料を多く得ることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
昨年度と同様に京都で開催される国際会議General Relativity and Gravitation in Japan(JGRG)の開催に貢献し、本研究計画の成果を広く世界に周知させる。これにより周辺分野の研究者を取り入れた形で研究が遂行できるであろう。さらに、本研究課題に焦点を絞った国際研究会を上に述べたJGRGのサテライト研究会として名古屋大学にて開催する。また、量子情報で重要となる極小曲面に関する数学的な発展についても数学者と協調することでさらなる研究の前進を模索する。具体的には、昨年度と同様に幾何学者との研究会「一般相対論と幾何」の共同開催を行い、問題点を共有する。
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