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超弦理論およびゲージ理論に基づくブラックホールの量子論的性質の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17K05405
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
研究機関茨城大学

研究代表者

百武 慶文  茨城大学, 理工学研究科(理学野), 准教授 (70432466)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード超弦理論 / ブラックホール / インフレーション宇宙 / M理論 / インフレーション / 量子重力 / 行列模型 / 素粒子論 / ゲージ理論
研究成果の概要

自然界に存在する4つの力(電磁力、弱い力、強い力、重力)のうち、重力だけは量子論的な取り扱いができていない。この問題を解決する糸口として、素粒子の構造を紐にした超弦理論が有力視されている。本研究課題では超弦理論の量子補正効果を取り入れた有効理論をもとに、ブラックホールの性質や初期宇宙の性質を理論的に考察した。ブラックホールに関しては内部に紐とD粒子(荷電粒子)の束縛状態が形成されると仮定し、遠方の観測者からはブラックホールの重力ポテンシャルを観測されることを示した。初期宇宙においては、超弦理論の量子重力効果によって空間が加速的膨張される解が存在することを示し、宇宙の揺らぎについて考察した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

理論物理学における大きな謎は、重力の量子化である。重力の量子論は未完成であるが、ブラックホールの近傍や内部構造を解き明かすうえで重要であり、宇宙初期の高温高密度状態を理論的に解明するうえでも必要不可欠である。現在宇宙観測の技術進歩により、ブラックホールや宇宙初期の密度揺らぎが精度よく測定できるようになってきた。これらの観測結果をより正確に理解するためにも、重力の量子論を構築することは喫緊の課題である。

報告書

(6件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 3件) 備考 (1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [雑誌論文] Cosmological Perturbations via Quantum Corrections in M-Theory2021

    • 著者名/発表者名
      Kazuho Hiraga, Yoshifumi Hyakutake
    • 雑誌名

      Universe

      巻: 7 号: 11 ページ: 1-22

    • DOI

      10.3390/universe7110425

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Scalar cosmological perturbations in M-theory with higher-derivative corrections2020

    • 著者名/発表者名
      Hiraga Kazuho、Hyakutake Yoshifumi
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2020 号: 11 ページ: 1-23

    • DOI

      10.1093/ptep/ptaa142

    • NAID

      130007736803

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Review of inflationary cosmology via quantum corrections in M-theory2019

    • 著者名/発表者名
      Kazuho Hiraga and Yoshifumi Hyakutake
    • 雑誌名

      Int.J.Mod.Phys.A

      巻: Vol 34, no. 33 号: 33 ページ: 1930016-1930016

    • DOI

      10.1142/s0217751x19300163

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Black hole and fuzzy objects in the BFSS matrix model2018

    • 著者名/発表者名
      Hyakutake Yoshifumi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 98 号: 4

    • DOI

      10.1103/physrevd.98.046023

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Inflationary cosmology via quantum corrections in M-theory2018

    • 著者名/発表者名
      Hiraga Kazuho、Hyakutake Yoshifumi
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2018 号: 11 ページ: 1-19

    • DOI

      10.1093/ptep/pty126

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 双対性による超弦理論の高階微分項の制限2022

    • 著者名/発表者名
      百武慶文、前山聖登
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 高次の曲率補正項を含むM理論の有効作用における宇宙論的計量の揺らぎの考察2020

    • 著者名/発表者名
      平賀和帆、百武慶文
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 高次の曲率補正項を含むM理論の有効作用におけるインフレーション的宇宙論の計量の揺らぎの考察2018

    • 著者名/発表者名
      平賀和帆、百武慶文
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Inflationary cosmology in M-theory2018

    • 著者名/発表者名
      平賀和帆
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Inflationary cosmology in M-theory2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuho Hiraga
    • 学会等名
      East Asia Joint Workshop on Fields and Strings 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Inflationary cosmology in M-theory2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuho Hiraga
    • 学会等名
      The 27th Workshop on General Relativity and Gravitation in Japan
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Quantum aspects of black hole and fuzzy sphere in string theory2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshifumi Hyakutake
    • 学会等名
      Seminar at Dublin Institute for Advanced Study, Ireland, 8 Dec 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantum aspects of black hole and fuzzy sphere in string theory2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshifumi Hyakutake
    • 学会等名
      Seminar at National Taiwan University,Taiwan, 24 Nov 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Quantum aspects of black hole and inflationary cosmology in string theory2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshifumi Hyakutake
    • 学会等名
      Seminar at National Center for Theoretical Science, Taiwan, 23 Nov 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考]

    • URL

      http://yoshi.sci.ibaraki.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Strings and Fields 20172017

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2023-01-30  

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