| 研究課題/領域番号 |
23244057
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| 研究機関 | 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 |
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研究代表者 |
北澤 良久 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (10195258)
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| 研究分担者 |
磯 暁 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (20242092)
土屋 麻人 静岡大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (20294150)
青木 一 佐賀大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80325589)
西村 淳 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 准教授 (90273218)
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| 研究期間 (年度) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 非平衡 / ドジッター宇宙 / インフレーション / IIB行列模型 / 超弦理論 / 暗黒エネルギー |
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| 研究概要 |
de Sitter時空における、ホライゾンを超える長波長計量ゆらぎによる量子効果の研究を推進した。この効果が局所的であり、波動関数と結合定数の時間依存性をもたらすことを場の理論の恒等式から示した。この量子効果の物理的帰結として、結合定数の時間変化の反作用によって、Dark Energy（宇宙項）の減衰、インフレーションによる超対称性の破れ等の現象が起こる可能性を指摘した。
超弦理論の非摂動的定式化と考えられるIIB行列模型の研究を引き続き行った。まずユークリッド型の場合について、モンテカルロ・シミュレーションを行い、６次元版の超対称模型における回転対称性の自発的破れを明らかにした。また、余剰次元の方向においてファジー球を持った配位を考えることにより、カイラル・フェルミオンを実現する可能性について、数値的に明らかにした。また、N=4の超対称ヤン・ミルズ理論に対するゲージ／重力対応を、モンテカルロ・シミュレーションにより検証した。
昨年度、磁束を持つトーラスにコンパクト化された状況をユニタリーな行列模型で調べ、標準模型を与える行列の配位を見つけ、さらに、行列模型の半古典的解析を行い、標準模型の出現確率を評価した。これをさらに発展させ、パティ・サラム模型を含む、様々な現象論的模型を系統的に調べ尽し、それらの出現確率も評価した。
右巻きニュートリノの崩壊で実現するレプトン生成は、宇宙のバリオン数の起源を説明する有望な理論であるが、異なる右巻きニュートリノの質量が縮退している場合は、崩壊中にコヒーレントな振動が起こるためこれまでのボルツマン方程式が正当化されない。私たちは、非平衡場の量子論の手法であるKadanoff-Baymによってコヒーレントなフレーバ振動を崩壊と同時に扱うことで正しくCP対称性の破れの大きさを評価した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
素粒子物理では標準模型が実験結果とよく合い、確実になってきた。一方、より究極的な理論として、超弦理論が期待されているが、多くの真空を比較することができず、予言力がないという問題を抱えている。しかし、超弦理論の非摂動的定式化の候補である行列模型では、ダイナミクスの解析により、弦理論の真空を比較することが可能である。さらに、これとT双対な交差Dブレーンの状況に似た、交差するファジー球面を考えた。行列模型の余剰６次元空間で２次元と４次元の球面が点で交差した状況を考え、標準模型のゲージ群、物質、世代数などを得られることを示した。インフレーション期、輻射優勢期、物質優勢期と続く宇宙論的背景時空の中で生成された真空エネルギーが現在の宇宙項・暗黒エネルギーを説明できるか調べた。
行列模型におけるラージN繰り込み群を研究した。IIB行列模型において、宇宙の時間発展における後の時刻を見るには、行列サイズNを大きくする必要があるが、実際の数値シミュレーションではこれは厳しい。ラージNの繰り込み群によって、小さなNで後の時刻が見ることができれば有用である。ここでは、フェルミオン行列と空間方向の行列の結合を無視してIIB行列模型を簡略化した模型（VDM模型）を研究した。ラージN繰り込み群が確かに成立することを見るとともに、この模型は3＋１次元の指数膨張する宇宙（インフレーション宇宙）と解釈される振る舞いを示すことがわかった。
ドジッター宇宙でつくられた量子揺らぎは、その後の輻射、物質優勢な宇宙期に非自明な時間発展をする。私たちは、通常のインフレーション期の前にもう一つ別のインフレーションを仮定することで、量子揺らぎがちょうど今、臨界密度の大きさまで成長することを見つけた。また重力相互作用による引力の結果、負圧力が発生し暗黒エネルギーの候補となりうる可能性を指摘した。
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| 今後の研究の推進方策 |
まず、ユークリッド10次元版の超対称模型のモンテカルロ・シミュレーションを行い、回転対称性の自発的破れを明らかにする。また、余剰次元の方向においてファジー球を持った配位から、実際に標準模型に現れるフェルミオンが実現できる可能性を明らかにする。ゲージ／重力対応の検証をさらに精密に行うため、アルゴリズムを改良し、超並列計算機を用いた計算を遂行する。
重力相互作用による負圧力を取り入れてエネルギー運動量テンソルの時間発展を解き、プレインフレーションで作られた量子揺らぎが、どのようにして暗黒エネルギーとして振る舞うのかをより詳細に調べる。
フェルミオンを落として簡略化したボゾニックIIB行列模型については、すでに行列をブロック分割するハイブリッド並列化が完成し、京スーパーコンピュータ上でのシミュレーションを行っていて、成果を挙げつつある。この並列化を元のIIB行列模型やplane wave行列模型に適用して、より大きな行列サイズでの数値シミュレーションを行い、IIB行列模型の研究やAdS/CFT対応の研究を推進する。また、ラージNの繰り込み群の手法を元のIIB行列模型に適用する。さらに、IIB行列模型において標準模型のmatter contentが得られる行列配位で湯川結合を計算し、ここで得られるプランクスケール近傍での場の理論を繰り込み群により調べて、実験と合わせることを目標とする。
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