ブラックホールの微視的構造と弦理論

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16H03979
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 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: 名古屋大学 (2018-2019); 京都大学 (2016-2017)
• 研究代表者: 重森 正樹 名古屋大学, 理学研究科(国際), 特任教授 (60608256)
• 研究分担者: 高柳 匡 京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (10432353)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: ブラックホール / 弦理論 / 微視的状態 / 重力理論

研究成果の概要

ブラックホールは巨視的にはほとんど持たないが、微視的には非自明な構造を持つ微視的状態から成るはずである。そのような微視的状態の中には、古典重力理論の滑らかで事象の地平面を持たない解として表される「幾何状態」が存在することが知られている。本研究では、弦理論に存在するブラックホールの微視的状態を表す様々な幾何状態を具体的に構成した。この幾何状態は「超層」と呼ばれ、これまでに構成された幾何状態の中で最も一般的なものである。本研究で構成された超層解は、ブラックホールの微視的物理を具体的に調べるための非常に有用な道具を提供する。

自由記述の分野

素粒子理論

研究成果の学術的意義や社会的意義

ブラックホールの微視的物理は現代物理学の未解明問題の１つであり、そのためには量子力学と一般相対性理論を統一する理論である弦理論が鍵である。本研究は、ブラックホールの微視的状態を、弦理論の低エネルギー極限である超重力理論を用いて具体的に構成しようというものである。具体的な微視的状態が得られれば、それを用いてブラックホールの微視的物理を具体的に調べることが可能となり、未解明問題が解決できると期待される。また、近年、重力波の観測などによりブラックホールの直接観測が可能となった。ブラックホールの微視的理解は、観測可能な予言につながる可能性も秘めている。