2017 Fiscal Year Annual Research Report
Microstructure of Black Holes and String Theory
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16H03979
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
重森 正樹 京都大学, 基礎物理学研究所, 特任准教授 (60608256)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高柳 匡 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (10432353)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ブラックホール / 弦理論 / 微視的状態 / 重力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H29年度も引き続き、弦理論における「D1-D5-Pブラックホール」と呼ばれるブラックホールの微視的状態を表す超層解の構成を行った。特に、昨年度に構成した新しい超層解を拡張し、その具体的な形を書き下した。この新しい解は以下のような顕著な性質をあわせ持つ、初めての解である。（１）この解はパラメータを調節することにより、近似的に２次元AdS空間からなる部分（throat）をいくらでも伸ばすことができ、それにより通常のブラックホール解にいくらでも近づけることができる。これは、この解がブラックホールの微視的状態であることを如実に示している。（２）任意に小さな５次元角運動量を持つことができる。これは、１０年ほど前からある技術的問題を克服するブレイクスルーであり、超層が任意の角運動量を持ったブラックホールの微視的状態を表せることを意味する。（３）場の理論における双対な状態が正確に分かっている。これにより、超層解が場の理論のヒルベルト空間の中でどのような位置にあるかが明らかになり、この解が典型的な微視的状態からどれくらい離れているかが分かった。（４）漸近的に平坦である。これは、H28年度に構成した解と比較して新しい特に重要な点であって、解の物理的性質、例えば解にエネルギーを与えたときにそれがどのように放射されるかを調べる場合などに重要となってくるものである。
これは、我々が開発した超層解の構成方法が非常に一般的かつ強力であり、これまでは不可能だった様々な微視的状態を表す重力解を具体的に作ることができることを表す。私は本研究に関連して複数の国際研究会において講演を行い、参加者と議論を深めた。さらに、基礎物理学研究所において国際研究会を開催し、海外研究協力者を含む参加者とブラックホールの微視的物理に関する活発な議論を行い、また、本研究の方向性について話し合った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度はD1-D5-Pブラックホールに関して、幾つかの顕著な性質を持つ新しいクラスの超層解を顕わに構成すること成功した。この解は漸近的に平坦で、物理的性質を調べやすいという重要な性質を持っており、これは、今後計画されている、ブラックホールの微視的物理に関する未解明問題の解決への挑戦に役立つものと期待される。
超層解は背景時空上に運動量を持つ励起を加えることによって構成される。H29年度において我々は完全に一般な励起を加えた場合の解の構成を試みたが、成功していない。しかしながら、むしろ明らかになってきたのは、実はこれが単に技術的な問題ではなく、我々が構成した超層解が持つ物理的性質（特に、別の配位に崩壊しようとする傾向）を反映しているという可能性である。したがって、全ての解の顕わな構成を試みるよりも、これまでに構成された解の物理的性質を調べることが、超層解およびブラックホールの微視的物理を理解するための早道であると考えられる。これは、当初の計画と異なる方向性ではあるが、ブラックホールの微視的物理の理解を深めるという目的のために必要な計画変更であり、全体を鑑みれば計画の進捗状況に影響を与えるものではない。
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| Strategy for Future Research Activity |
H30年度も、弦理論における「D1-D5-Pブラックホール」と呼ばれるブラックホールの幾何状態を表す超層の研究を行う。「現在までの進捗状況」に述べたように、我々が本研究においてこれまでに構成してきた超層解をさらに一般化した新しい解の顕わな構成を試みるよりも、これまでに構成された解の物理的性質、特に、その不安定性（別の配位に崩壊しようとする傾向）を調べることが、超層解およびブラックホールの物理を理解するための早道であると考えられる。よって、H30年度は、このような、超層解の不安定性に注目して研究を進める計画である。特に、これまでに構成された超層解時空の中で最も重要であると考えられるその最深部において、点粒子の運動、スカラー場の励起スペクトル、弦の伝播の様子などを具体的に計算することにより、超層解の不安定性を調べ、それがどのような配位に発展していくのかを明らかにしたい。
また、これまでに構成された超層解はsolution generating techniqueと呼ばれる手法によって構成されたが、それを一般化する方法が共同研究者との議論により明らかになったので、それを用いて新しい超層解の構成も行う計画である。この方法によって得られる超層解も１つの３次元球面に基づく単純なものであるが、できるだけ多くの顕わな解を構成することは、さらに一般的な解を構成するための技術的進歩につながると思われるため重要である。
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