素粒子的ブラックホールとその宇宙論的役割

1995 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い、新しい安定性解析の方法を開発した。
ゲージ場が質量を持つ場合、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)があるが、それらは解空間において2つの粒子解から連続的に現れ、ある臨界質量で一致するが、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が、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安定性の解析において重要な物理変数となることが明らかになった。
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考察した。後者のブラックホール解では、質量に下限が現れ、そこで裸の特異点が現れるが、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] T. Torii, K. Maeda and T. Tachizawa: "Non-Abelian Black Holes and Catastrophy Theory: Neutral Type" Phys. Rev.D51. 1510-24 (1995)
• [文献書誌] T. Tachizawa, K. Maeda and T. Torii: "Non-Abelian Black Holes and Catastrophy Theory II: Charged Type" Phys. Rev.D51. 4054-66 (1995)
• [文献書誌] L. Gurnnarsen, H. Shinkai ans K. Maeda: "A′(3+1)′ Method for Finding Principal Null Directions" Class. Quantum Grav.12. 133-40 (1995)
• [文献書誌] T. Torii, K. Maeda and T. Tachizawa: "Cosmic Colored Black Holes" Phys. Rev.D52. R4272-76 (1995)
• [文献書誌] J. Koga and K. Maeda: Phys. Rev.D52. 766-79 (1995)
• [文献書誌] N. Sakai, H. Shinkai, T. Tachizawa and K. Maeda: "Dynamics of Topological Defects and Inflation" Phys. Rev.D53. 655-61 (1995)
• [文献書誌] Y. Sota, S. Suzuki and K. Maeda: "Chaos in Static Axisymmetric Spacetimes I: Vacuum Case" Class. Quantum Grav.(in press). (1996)
• [文献書誌] R. Easther, K. Maeda and D. Wand: "Tree-level String Cosmology" Phys. Rev.(in press). (1996)
• [文献書誌] K. Maeda: "Naturalness of Inflation" Proceedings of the International Workshop on Birth of the Universe and Fundamental Physics (Springer). 45-52 (1995)
• [文献書誌] Y. Sota, S. Suzuki and K. Maeda: "Chaos in General Relativity" Proceedings of the International Conference on Dynamical Systems and Chaos World Scientific. 331-336 (1995)
• [文献書誌] K. Maeda: "Exotic Black Holes" Proceedings of the First Seoul Workshop on Gravity and Cosmology J. Korean Phys. Soc.28. S468-S492 (1995)
• [文献書誌] H. Shinkai and K. Maeda: "Inflation in a Planar Universe" Proceedings of the Seventh Marcel Grossmann Meeting ed. by R. Ruffini and M. Keiser World Scientific. (in press). (1996)