| 研究課題/領域番号 |
12J01619
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 研究分野 |
素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(理論)
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
横倉 祐貴 京都大学, 大学院理学研究科, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2012 – 2013
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| 研究課題ステータス |
完了 (2013年度)
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| 配分額 *注記 |
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | ブラックホールの蒸発 / 情報喪失問題 / ブラックホールのエントロピー / 半古典Einstein方程式 / 時空のダイナミクス / Einstein方程式 / 非平衡熱力学 / ホログラフィ / BHの蒸発 |
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| 研究概要 |
私は、昨年度に構築したHawking輻射によるback reactionを含む、ブラックホールの形成から蒸発までを記述するself-consistentなモデルをさらに詳しく調べた。これまでは粒子の描像を用いて重力崩壊が扱われていたが、これを一貫して場の言葉で再定式化した。それは情報問題エントロピーの起源、さらには重力崩壊の時間変化を取り入れたより一般の解の構築に役に立っものだと期待できる。実際に、この定式化の中で、熱浴中の定常ブラックホール解を求め、統計力学的手法により、ブラックホール内に住む輻射の微視的状態を数え上げ、ブラックホールのエントロピー面積則を、係数まで含めて微視的に再現した。このように、形成過程も一貫して考慮し、普通のシュワルツシルトブラックホールのエントロピーの微視的説明に成功した例は世界初である。次に情報問題の解決を試みた。Eikonal近似を用いずに、波動方程式を解析すると、波としてのエネルギーの減衰は、波長が伸びるのではなく、振幅が小さくなることにより生じていることを示唆する結果を得た。つまり、量子力学的状態が散逸している可能性がある。そして興味深いことに、数式的には、それは、内向きに落ちる崩壊物質と外向きに向かう輻射場が、量子的な重力場を経由して相互作用することに由来すると解釈することができる。
私は、3次元空間を取り囲む2次元面上へ射影したEinstein方程式をある特定の仕方で変形することより、3次元空間に埋め込まれた2次元粘性流体の方程式と同じ形の方程式を導いた。そこでは、その二次元面は内部エネルギーと表面張力をもつ空気中のシャボン玉のようなものだとみなすことができる。つまり、3次元領域のエネルギー・運動量の時間発展を、それを取り囲む2次元面上の粘性流体のダイナミクスとして、ホログラフィ的に記述することができることがわかった。この結果は一般相対論のdiffeomorphism invarianceに本質的に由来しており、時空の新しい性質を示唆する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初予定していたものよりもだいぶ堅固で業界に影響力のある強力な結果が得られており、うれしい。特に、ブラックホールのエントロピーの微視的導出の成功は世界で初めてであり、インパクトがあるものだと思われる。また情報喪失の起源の状況証拠も今後の確実な答えを与えることができるはずである。また、Einstein方程式からの時空のホログラフィ的見方の直接導出も非常に目新しいものだと思う。
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| 今後の研究の推進方策 |
情報喪失の機構は、波動方程式をもう少し詳しく解析することにより、より具体的に情報復帰の機構を特定したい。さらに具体的に重力も量子的に扱うことにより、情報の回復を具体的に示したい。
時空のエネルギー・運動量のダイナミクスのホログラフィ的記述は、その取り囲む2次元面上でどのように熱力学第2法則が実現するのかを明確にしたい。それは、その面の取り方とその上の観測者のある特定の選択により可能だと期待している。
これらの発展のために私は国内海外の研究者と広く議論・研究していきたいと思う。
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