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研究紹介 (素粒子グループ)

素粒子グループでは、場の量子論や超弦理論などに基づいて、素粒子物理学の理論的な研究が行われています。

私たちのグループは、時空・物質・相互作用を統一的に記述する量子重力理論の構築に向けた超弦理論・場の量子論の解析、ゲージ/重力対応の検証と応用、量子色力学に基づくクォーク・グルーオン系における摂動・非摂動効果の解明など、素粒子物理学分野の多岐にわたる研究を推進し、多くの成果が得ています。また、活発に開催されるセミナーや研究集会などを通じた他大学の研究者との共同研究や研究交流が盛んに行われています。数理物理学や数学との関連が重要であるという観点から、立教大学 数理物理学研究センターとも密接な連携を図り、学術交流や研究活動の活性化を推進しています。

以下では、研究内容の紹介が見られます。

場の量子論・超弦理論 (中山 優)
超弦理論・超対称ゲージ理論・数理物理学 (初田 泰之)
ゲージ・重力双対性と関連する素粒子・重力理論  (石井 貴昭)
研究紹介 (宇宙グループ)

ゲージ・重力双対性と関連する素粒子・重力理論 (石井 貴昭)

物理現象は時空で起こりますが、その舞台となる時空はどのようなものなのでしょうか。私たちは時間+空間3次元の4次元時空に住んでいますが、なぜこのようにうまく存在できているのでしょうか。量子重力の最有力候補である超弦理論では時空が10もしくは11次元であることが予言され、そのコンテクストに基づいて私たちは様々な時空を考えることが動機づけられます。そしてまた、超弦理論の発展において発見されたゲージ・重力双対性という考えでは、負の宇宙項を持つAdSという時空が登場して重要な役目を担い、理論的に興味深いダイナミクスが発見されています。私は、ゲージ・重力双対性に関連した様々な時空における場の量子論と重力理論について、幅広く興味を持って研究しています。時空に興味を持ついち研究者としての大きな夢は、これらの研究の果てに、私たちの世界がなぜ4次元時空でそしてその4次元がどのように特別なのかを理解することです。

最近は、高次元AdS時空での重力とブラックホールに興味を持った研究を主におこなっています。「ブラックホールは毛が三本」と言われることがありますが、これは、漸近平坦な4次元で重力と電磁気力のみを含む系ではブラックホールは質量、電荷、角運動量の三つの物理量だけで特徴づけられるという唯一性に関する定理です。他方、高次元時空やAdS時空のような拡張された時空ではこの定理の前提条件がみたされず、そのために様々な面白いブラックホールや現象があります。とりわけ、AdS時空の回転ブラックホールについては、増幅する重力波によりブラックホール自体が大幅に変更される超放射不安定性という現象が起こり、その結果、共鳴振動する目新しいブラックホールが出現することがわかってきました。この現象に注目した研究が取り組んでいる課題の一つです。