素粒子的ブラックホールとその宇宙論的役割

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06640412
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 前田 恵一 早稲田大学, 理工学部, 教授 (70199610)
• キーワード: ブラックホール / 素粒子統一理論 / 非可換ゲージ場 / 超ひも理論 / カタストロフィー / 無毛仮説 / エントロピー / 熱力学

研究概要

ブラックホールは質量、電荷、角運動量の3つで決るKerr-Newmanタイプのみと考える『ブラックホールの無毛仮説・唯一性問題』との関連で、最近、新しいタイプのブラックホール解がいくつか見つかっている。本研究では、おもに、その系統的な研究を行っている。
本年度の研究では、非可換ゲージ場を伴うブラックホールには、2つのタイプ(安定なものと不安定なもの)があることが明らかにされた。ある理論を想定すると、一般に2つの粒子解が存在し、ブラックホール解は、その粒子解を解空間で連続的につなぐ様に存在する。それらの解は2つの分岐に分けられ、その分岐点でカスプが現れる。これは、カタストロフィー理論で特有の性質で、ブラックホールの安定性が、その分岐点で変化することが示唆される。実際に現在まで知られているブラックホールおよびその性質はすべてこれを支持しており、ブラックホールのエントロピーが重要な物理変数となると考えられる。
また、新しい解としては、宇宙項が存在する場合のColored Black Hole解や、超ひも理論をもとにした有効理論(Gauss-Bonnet項を含む理論)におけるブラックホール解を求め、その熱力学的性質についても明らかにした。後者のブラックホール解では、質量に下限が現れ、ブラックホール蒸発の最終状態やそれに伴う情報消失の問題に関する重要な示唆を与えるのではないかと考えられる。

研究成果

• [文献書誌] H.Shinkai and K.Maeda: "Generality of Inflation in a Planar Universe" Phys.Rev.D49.no.12. 6367-6378 (1994)
• [文献書誌] M.Shibata,K.Nakao,T.Nakamura and K.Maeda: "Dynamical Evolution of Gravitational Waves in Asymptotically de Sitter Spacetime" Phys.Rev.D50.no.2. 708-719 (1994)
• [文献書誌] T.Chiba and K.Maeda: "Cosmic Hoop Conjecture?" Rhys.Rev.D50.no.8. 4903-4913 (1994)
• [文献書誌] N.Sakai and K.Maeda: "Junction Conditions of Friedmann-Robertson-Walker Space-times" Phys.Rev.D50.no.8. 5425-5428 (1994)
• [文献書誌] T.Torii,K.Maeda and T.Tachizawa: "Non-Abelian Black Holes and Catastrophe Theory I:Neutral Type" Phys.Rev.(in press). (1995)
• [文献書誌] T.Tachizawa,K.Maeda and T.Torii: "Non-Abelian Black Holes and Catastrophe Theory II:Charged Type" Phys.Rev.(in press). (1995)
• [文献書誌] L.Gurnnarsen,H.Shinkai and K.Maeda: "Finding Principal Null Directions for Numerical Relativists" Class.Quantum Grav.12. 133-140 (1995)
• [文献書誌] T.Hirai and K.Maeda: "Gauge-invariant Cosmological Perturbations in Generalized Einstein Theories" Astrophys.J.431. 6-19 (1994)
• [文献書誌] J.Koga and K.Maeda: "Superradiance around Rotating Dilationic Black Holes" Phys.Lett.B340. 29-34 (1994)
• [文献書誌] K.Nakao,T.Shiromizu and K.Maeda: "Gravitational Mass in Asymptotically de Sitter Spacetimes" Glass.Quantum Grav.11. 2059-2071 (1994)
• [文献書誌] K.Maeda et al: "Stability of Non-Abelian Black Holes and Catastrophe Theory" Phys.Rev.Lett.72. 450-453 (1994)