| 研究課題/領域番号 |
16K05329
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| 研究機関 | 拓殖大学 |
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研究代表者 |
関野 恭弘 拓殖大学, 工学部, 准教授 (50443594)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 超弦理論 / 初期宇宙 / ブラックホール |
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| 研究実績の概要 |
超弦理論が初期宇宙やブラックホール近傍で果たす役割の解明に向けて（１）宇宙論、（２）ブラックホールに関する研究を行った。
（１）超弦理論によると、我々の宇宙は、高エネルギー（大きな膨張率）の宇宙の中での「バブル」の生成によって出来たと考えられる。そのような宇宙においては、バブルの生成前に生じた量子揺らぎが現在の宇宙の真空エネルギーに寄与する。それが「暗黒エネルギー」（現在の宇宙の加速膨張を引き起こす未知のエネルギー）を与える可能性を指摘した。磯暁教授（高エネルギー加速器研究機構）、青木一教授（佐賀大学）、Chen-Pin Yeh助教、Da-Shin Lee教授（いずれも、台湾・国立東華大学）との共著論文を準備中。その他、宇宙背景輻射スペクトルからバブルの生成の証拠を得ることを目指した研究を行った。バブルの生成の影響により、通常考えられている「スケール不変スペクトル」に比べて赤外領域で揺らぎが小さくなる可能性があり、解析を進めている。
（２）ブラックホールが量子的な輻射を放出して蒸発する際、ブラックホールを構成していた物質の情報は保存されることが超弦理論により示唆されているが、どのような自由度が情報を担っているかは明らかでない。その解明を目標に、2015年にRobert Hubener、Jens Eisert（いずれも、ベルリン自由大学）と解析した行列模型（ブラックホールを記述するDブレーン系に類似の模型）の研究を発展させた。特に、2008年にLeonard Susskind教授（スタンフォード大学）と共同で提唱したFast Scrambling（ブラックホール地平面上において、情報が通常の場の理論より早く拡散する現象）がこの模型において実現されているかを検証するため、部分系の摂動が全系に広がる過程を量子情報の観点から詳しく調べた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
(1)宇宙論、(2)ブラックホールの両面の研究を並行して進めており、両テーマともおおむね当初の予定通り進んでいる。
(1)に関しては、当初の目標として掲げていた3つの目標のうち(1-a)バブルの生成により出来た宇宙における真空エネルギーに関して、バブルの生成前の揺らぎのエネルギーが現在の宇宙の暗黒エネルギーを与える可能性を指摘し、その具体例を構成するという成果を挙げることが出来た。今年度中に論文の発表には至らなかったが、完成に近い段階にある。 共同研究者Da-Shin Lee教授の招聘を通じて研究を大きく進展させることが出来た。(1-b)宇宙背景輻射スペクトルにおけるバブルの生成の影響の研究は技術的には上記(1-a)と密接な関係があり、上記論文完成後にこの問題に本格的に取り組む予定である。さらに、(1-c)宇宙の生成確率の定義に関連した研究を、Holger B. Nielsen教授（ニールス・ボーア研究所）、二宮正夫所長（岡山光量子科学研究所）と開始した。現在、宇宙初期のインフレーションを基本理論において実現する際の理論的困難について検討している。今年度のニールス・ボーア研究所訪問の際に研究を本格的に開始した。
（２）に関しては、その中心的テーマとして掲げていた行列模型の解析を数値的解析的両面から進めている。数値解析は予定通り進んでおり、解析的手法に関しても、京都における国際会議の参加者との討論とスタンフォード大学訪問におけるSusskind教授との研究打合せを通じて新たな課題を得て研究を進めている。
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| 今後の研究の推進方策 |
(1)宇宙論、(2)ブラックホールの両面の研究を並行して進める。
(1)に関してはまず、(1-a)バブルの生成により出来た宇宙における真空エネルギーに関する現在準備中の論文を完成させ、暗黒エネルギーの実現の１つの可能性を提示する。その完成後、(1-b)宇宙背景輻射スペクトルにおけるバブルの生成の影響の研究に本格的に取り組む。(1-a)で用いたユークリッド化の処方に基づく相関関数の計算方法を用いて解析を行い、赤外モードが小さくなる可能性を検討する。それによりPlanck衛星等のデータが説明できれば大きな価値があるが、それにとどまらず、バブルの生成の帰結を疑いの余地なく明らかにしておくことは重要なので慎重に研究を進める。(1-a)、(1-b)の研究と平行して、(1-c)宇宙の生成確率の定義に関連したNielsen教授らとの共同研究を進める。多くのインフレーション模型で仮定されている極端に平坦なポテンシャルが量子的に不整合である可能性の検討をまず行う。
(2)に関しては、前年度の研究を進展させ、行列模型においてFast Scramblingが実現されているか否かを明らかにする。通常、情報の拡散の研究では、自由度の数が無限大だとして議論されているが、この問題についてのSusskind教授との議論を通じて、有限自由度の場合の定式化をはっきりさせる必要があることが明らかになった。行列模型の具体的解析の前に、有限自由度系における情報の拡散速度の一般論（自由度ではなくエネルギーに関するスケーリング則等）の構成をまず行うことも考えている。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
今年度予定していたノートパソコンの購入を次年度に延期し、より低価格のiPadを購入したこと、および、海外旅費の航空券が予定より低価格だったことのため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
今回生じた次年度使用金額は、今年度購入を延期したノートパソコン購入にあてる予定。
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