2021 年度研究成果報告書

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

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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
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
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。
自由記述の分野	素粒子論
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。