| 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 / 暗黒エネルギー / 行列模型 / 超弦理論 / ブラックホール |
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| 研究実績の概要 |
とても軽い質量をもつスカラー場は現在の暗黒エネルギーの候補となりえる。この研究では、現在のハッブルスケールと同程度の質量をもつスカラー場が、原始インフレーション中に増幅され、それが輻射優勢、物質優勢宇宙をへてどのように進化するかを計算した。さらにCMB揺らぎをつくるインフレーションより過去に、より大きな（プランクスケール程度の）ハッブルをもつ加速膨張を仮定すれば、自然と現在の暗黒エネルギーを説明できることを明らかにした。
前年度に引き続き、行列模型を用いた超弦理論の非摂動的定式化に関する研究を行った。特に数値シミュレーションを行うことにより、初期宇宙における宇宙膨張のしかたを調べた。今年度は、２種類の簡単化した模型の数値シミュレーションを行い、それぞれ指数関数的膨張と巾則的膨張が実現することを明らかにした。また余剰次元のコンパクト化のダイナミクスの研究や、コンパクト化の仕方により標準模型に現れる３世代の物質粒子が現れうる可能性を議論した。これらと平行して、ブラックホールに対するホログラフィック原理（ゲージ／重力対応）を数値的に検し、量子重力効果も含めて成立していることを示唆する結果を得た。
弦理論では、交差するDブレーンを考えれば、その交差点でカイラル・フェルミオンが現れ、標準模型の物質要素が得られることが知られている。そこで、その状況に似た、交差するファジー球面を行列模型で考えた。行列模型の余剰６次元空間に２次元と４次元の球面を導入し、それらが点で交差する状況を考え、そのような行列配位により、標準模型のゲージ群、物質場、世代数などが得られることを示した。
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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
以下の項目において、当初計画以上の進展を見た。
ドジッター時空の重力子のプロパゲーターは、赤外量子揺らぎの効果で、時間とともに増大する。この量子効果によって結合定数が時間とともに増大する可能性がある。結合定数が時間依存性を示せば、紫外発散が時間に依存し、プランクスケールでサプレスされず宇宙項が時間とともに減衰する機構が構築できる事を示した。。
行列模型を用いた超弦理論の非摂動的定式化については、既に(3+1)次元の膨張宇宙が出現することなどが明きらかになっていたが、それをさらに進めて、簡単化した模型において、指数関数的膨張と巾則的膨張が実現しうることが示唆されたことは大きな進展である。ホログラフィック原理（ゲージ／重力対応）の数値的検証については、これまで量子重力効果も含めて成り立っているかどうかの手がかりはほとんどなく、今回の成果は世界的に注目されている。
弦理論や行列模型から標準模型を説明する上で、階層性問題・自然さ問題が重要になる。輻射補正を含めてヒッグスの質量や宇宙項の値をいかに観測値に保つかという問題である。この問題はまた、標準模型を超える現象論的模型を探索する上でも重要な鍵を与える。昨年度、今年度は、宇宙項、もしくは暗黒エネルギーを真空エネルギーとして解釈できないかという問題を検討した。インフレー ション期に生成された場の量子ゆらぎが、輻射優勢期、物質優勢期と続く宇宙論的背景時空の中で凍結し、現在まで残り、現在の宇宙項・暗黒 エネルギーを説明できるかどうか調べた。
ローレンツ型IIB行列模型のトイモデルにおいて、ラージN繰り込み群の手法を確立した。また、IIB行列模型において標準模型粒子がいかに出現しうるかを、余剰次元方向の行列の配位を具体的に構成し、考察した。
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| 今後の研究の推進方策 |
宇宙項問題に関連する可能性がある重力の赤外量子効果の理解に関する大きな課題は、そのゲージ依存性や重力の非線形性による不定性の理解である。観測可能な物理量はこれらの不定性に依存しないはずであり、この問題の解決は、適切な物理量の同定と、それが上記の不定性に依存しないことを示す事に他ならない。既に我々はこのような物理量を同定しているが、今後の研究によってその様な物理量を一般的に構成し、理論的な不定性が相殺する事を示す。
とても軽い質量をもつスカラー場は現在の暗黒エネルギーの候補となりえる。今後は、非ミニマル結合を使って misalightmentを抑制する機構を導入し、より自然に暗黒エネルギーを説明する可能性を追求する。
行列模型を用いた超弦理論の非摂動的定式化に関する研究を行った。特に数値シミュレーションを行うことにより、初期宇宙における宇宙膨張のしかたを調べた。上で得られた結果は簡単化した模型に対して得られたものであるが、今後もともとの行列模型に対して数値計算を行い、例えば、指数関数的膨張から巾則的膨張へと遷移する振る舞いなどが得られるかどうか明らかにする。ホログラフィック原理（ゲージ／重力対応）に関連して研究においては、さらに低温の領域でM理論におけるSchwarzschildブラックホールが現れることが予想されており、数値的にこれを検証する。
上記の繰り込み群の手法をIIB行列模型に適用する。また、ハイブリッド並列計算に対応したIIB行列模型のモンテカルロシミュレーションのコードを開発する。これと、繰り込み群の手法とあわせて、大きな行列サイズでのモンテカルロシミュレーションを可能にする。これにより、インフレーション、ビッグバンなどが行列模型からダイナミカルに得られるかを探求する。
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