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超弦理論における標準模型の導出―ブレーンの構造と素粒子の対称性―

研究課題

研究課題/領域番号 16K17711
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関沖縄科学技術大学院大学 (2018)
大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 (2016-2017)

研究代表者

船井 正太郎 (柴 / 柴 正太郎)  沖縄科学技術大学院大学, 物理生物学ユニット, 研究員 (40724993)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
キーワード超弦理論 / ブレーン / 対称性 / M理論 / F理論 / 標準模型 / 繰り込み群 / 機械学習 / カレント代数 / イジング模型 / 熱力学 / 素粒子物理
研究成果の概要

超弦理論は素粒子の相互作用をすべて記述できる、究極の理論だと考えられている。しかし、高次元時空で記述されるため、我々が認識できる4次元時空との関係を明らかにする必要がある。
私は、超弦理論のブレーンと呼ばれる重要な物体に注目し、ブレーンが4次元時空をどのように創れるか、そして素粒子の相互作用をどのように創れるかを、詳しく議論した。
先行研究では、例えば、前者は明らかだが後者は不明確(またはその逆)であった。本研究において、私は両者の議論を直接的に繋ぐ方法を提案し、超弦理論から素粒子の性質を導出する新しいアプローチを確立した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

超弦理論は、自然界を形作る素粒子の相互作用をすべて記述できる、優れた理論だと考えられている。ところが、10次元以上の高次元時空で表現される理論であるため、私たちが認識している4次元時空と、どのように関係しているかを理解することが重要である。そうすれば、私たちはより深い世界観を手にできる可能性がある。
私は本研究を通して、超弦理論(特にM理論)に登場するブレーンと呼ばれる物体と、素粒子の相互作用が宇宙の初めに持っていた性質(例外群)が、どのように関係し得るかを表現することに成功した。これによって、高次元時空の中でどのように4次元時空が創られたかについて、より理解を深めることができた。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 オープンアクセス 3件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 5件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Thermodynamics and Feature Extraction by Machine Learning2018

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Shiba Funai, Dimitrios Giataganas
    • 雑誌名

      arXiv

      巻: -

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] M2- and M5-branes in E11 Current Algebra Formulation of M-theory2018

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Shiba and Hirotaka Sugawara
    • 雑誌名

      International Journal of Modern Physics A

      巻: 33 号: 07 ページ: 1850051-1850051

    • DOI

      10.1142/s0217751x18500513

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Scale-invariant Feature Extraction of Neural Network and Renormalization Group Flow2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Iso, Shotaro Shiba and Sumito Yokoo
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 97 号: 5 ページ: 053304-053304

    • DOI

      10.1103/physreve.97.053304

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microstates of black holes in expanding universe from interacting branes2017

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Shiba
    • 雑誌名

      Journal of High Energy Physics

      巻: 05 号: 5 ページ: 079-079

    • DOI

      10.1007/jhep05(2017)079

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 機械学習による特徴抽出と繰り込み群や熱力学との関係2019

    • 著者名/発表者名
      船井正太郎
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会(シンポジウム講演)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 機械学習と繰り込み群の関係2018

    • 著者名/発表者名
      船井正太郎
    • 学会等名
      Deep Learning and Physics 2018(大阪大学)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 平面図形の深層学習と複数の固定点をもつ繰り込み群との関係 II2018

    • 著者名/発表者名
      船井正太郎、磯暁、横尾純斗
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Renormalization, Thermodynamics, and Feature Extraction of Machine Learning2018

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Shiba Funai
    • 学会等名
      Nagoya Workshop on Physics and Mathematics of Discrete Geometries(名古屋大学)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] M-branes in E_11 current algebra formulation of M-theory2018

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Shiba
    • 学会等名
      Sugawara Symposium on Fundamental Problems in Theoretical Physics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] M-brane dynamics from E_11_ current algebra2017

    • 著者名/発表者名
      柴 正太郎
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府大阪市)
    • 年月日
      2017-03-18
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] M-branes in E_11 current algebra2017

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Shiba
    • 学会等名
      Workshop on String and M-theory in Okinawa
    • 発表場所
      沖縄科学技術大学院大学(沖縄県恩納村)
    • 年月日
      2017-03-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] イジング模型を用いた機械学習と繰り込み群の関係 I2017

    • 著者名/発表者名
      柴 正太郎、磯暁、横尾純斗
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] On microstates of blackholes from time-dependent brane systems2016

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Shiba
    • 学会等名
      KEK Theory Workshop 2016
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-12-06
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of time-dependent black brane systems as interacting branes2016

    • 著者名/発表者名
      柴 正太郎
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      宮崎大学(宮崎県宮崎市)
    • 年月日
      2016-09-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Thermodynamics of black branes as interacting branes2016

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Shiba
    • 学会等名
      East Asian Joint Workshop on Fields and Strings
    • 発表場所
      合肥(中華人民共和国)
    • 年月日
      2016-05-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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