Weak gravity conjectue and its application to particle physics and cosmology

弱引力猜想及其在粒子物理和宇宙学中的应用

基本信息

批准号：
20H01902
负责人：
野海俊文
金额：
$ 11.48万
依托单位：
The University of Tokyo (2023)Kobe University (2020-2022)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H01902/
关键词：
弱い重力予想スワンプランド散乱行列理論時空の熱力学宇宙論弦理論標準模型を超えた物理素粒子論ランドスケープとスワンプランドアクシオンブラックホールエントロピー弦理論のランドスケープ暗黒物質散乱振幅ブラックホールインフレーション

项目摘要

本研究の目的は、量子重力と無矛盾な素粒子論・宇宙論模型の判別条件「スワンプランド条件」の1つとして期待されている「弱い重力予想」の理論検証および一般化を行い、その現象論的帰結を明らかにすることである。これにより、量子重力理論への現象論的アプローチを開拓する。前年度の成果を受け、2021年度は野海が中心となり、「重力理論における散乱行列理論」のスワンプランド研究への応用を進めた。散乱振幅のユニタリ性や因果律を用いると「粒子の質量や相互作用に対する様々な不等式」が導出できることが知られている。この考え方を重力理論に応用し、素粒子標準模型における散乱振幅を重力相互作用まで考慮して解析することで、力の統一を示唆する結果が得られた。その過程では、ゲージ相互作用だけでなく、スカラー粒子が媒介する湯川相互作用に対しても弱い重力予想と類似の条件が得られるなど、手法の汎用性を予感させるものがあった。また、同様の手法を用いてスカラー場のポテンシャルが満たすべき不等式を導出した。今後は素粒子標準模型を超えた具体的な素粒子論・宇宙論模型に手法を応用していきたい。また、重力理論における散乱行列理論の定式化自体にも解決すべき理論的問題が残っており、その点を掘り下げるのも今後の課題である。早田は、弦理論に動機づけられたアクシオン暗黒物質の研究を進めた。特に、マグノンを用いたアクシオン探査の新たな手法を提案した。関連して、アクシオン暗黒物質模型における量子コヒーレンスの研究も行った。泉は、これまでに行ってきた「面積不等式」の研究をさらに推し進めた。角運動量などのより詳細な情報を取り入れることで、より強い不等式を導出することに成功した。

这项研究的目的是对“弱重力预测”的理论验证和概括，这预计将是“ Swampland条件”之一，这是基本粒子理论和宇宙学模型的区分条件，与量子重力一致，并阐明现象学后果。这是对量子重力理论的现象学方法。在上一年的结果之后，Noumi在2021年领先，并应用了“重力理论中的散射矩阵理论”在Swampland研究中。众所周知，使用单一性质和散射幅度的因果关系可用于得出“粒子质量和相互作用的各种不平等”。通过将该思想应用于重力理论，并分析考虑重力相互作用的基本粒子标准模型的散射幅度，结果表明，获得了力的均匀性。在此过程中，与弱重力预测相似的条件不仅是针对量规相互作用获得的，而且还用于由标量颗粒介导的Yukawa相互作用，这预测了该方法的多功能性。此外，使用类似的技术来得出标量场的潜力应满足的不平等。将来，我们希望将这些方法应用于超出标准基本粒子模型的具体基本粒子理论和宇宙学模型。此外，重力理论中散射矩阵理论的表述仍然是理论上的问题，应该解决，这将是未来的挑战。 Hayada继续研究由弦理论激励的轴心暗物质。特别是，已经提出了一种新的使用镁轴探测的方法。相关地，我们还对轴突暗物质模型中的量子相干进行了研究。 Izumi进一步研究了他到目前为止一直在研究“地区不平等”的研究。通过纳入更详细的信息，例如角动量，我们成功地得出了更强的不平等。