量子真空の基礎論と現象論による曲がった時空の場の量子論の検証

利用量子真空基础理论和现象学验证弯曲时空量子场论

• 批准号: 20J22946
• 负责人: 上田 和茂
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J22946/
• 关键词: de Sitter時空; インフレーション理論; 原始宇宙磁場; 重力子; 量子エンタングルメント; 原始重力波; 非等方インフレーション; Bunch Davies真空; Kerr時空; AdS時空; 高次元ブラックホール; 準固有振動; 真空崩壊; 膜宇宙論; Unruh効果; Dirac方程式

今年度は、インフレーション期に原始磁場が存在する仮定の下、背景磁場による重力子・光子転換によって現れる重力子の量子状態への影響を考察した。特に、重力子のスクイーズ状態がどのように変化するかを、磁場が宇宙膨張によって急速に減衰する場合(インフレーション期にスケールファクターの2乗で減衰する場合)と、ゆっくりと減衰する場合(インフレーション期にスケールファクターの1乗で減衰する場合)について調査した。その結果、いずれの場合も重力子の量子状態はHorizon Exitの後に十分スクイージングする(スクイージングパラメーターが無限大に漸近する)ことが分かった。一方、光子の量子状態は異なることが分かった。これは、背景磁場がインフレーション期にスケールファクターの2乗で減衰する場合、ゲージ場の運動方程式は結合項を除けばMinkowski時空のものと一致するため、宇宙膨張の影響をほとんど受けなくなる一方、背景磁場がインフレーション期にスケールファクターの１乗で減衰する場合はゲージ場の運動方程式の結合項を除く部分はde Sitter背景での運動方程式と一致し、光子にもスクイージングによる粒子生成が起きるためであると考えられる。さらに、重力子-光子転換で現れる重力子と光子の量子エンタングルメントの指標であるエンタングルメントエントロピーを評価した。その結果、背景磁場がインフレーション期にスケールファクターの2乗で減衰する場合はエンタングルメントエントロピーが微小な値に漸近する一方、背景磁場がインフレーション期にスケールファクターの１乗で減衰する場合は最大量子もつれ状態に漸近することが分かった。これは、重力子に対して光子が等量存在しなければ量子相関は最大にならない(背景磁場を介して相互作用をしても縺れのペアがいなければ縺れられない)ことを反映していると考えられる。

今年，在通货膨胀期间存在原始磁场的假设，我们检查了由于背景磁场引起的重力和光子转换而引起的量子状态的影响。特别是，当磁场由于宇宙膨胀而迅速衰减时（当磁场在通货膨胀时期的平方衰减时）以及磁场衰减缓慢（当膨胀周期中的比例因子的平方）时，我们研究了引力的挤压状态如何变化。结果表明，在每种情况下，重力组的量子状态在地平线出口后都充分挤压（渐近挤压参数至无穷大）。另一方面，发现光子的量子状态不同。这是因为这是因为当背景磁场衰减与通货膨胀期间的平方因子的平方衰减时，量规场的运动方程与Minkowski时空的运动方程是一致的量规场运动方程的耦合项与位于de安宁的背景中的运动方程相吻合，并且光子还通过挤压而经历粒子形成。此外，评估了纠缠熵是出现在重力 - 光子转化中的引力和光子量子纠缠的指标。结果，发现当背景磁场在通货膨胀周期中被标度因子的平方衰减而衰减时，纠缠熵是渐近的值，而当背景磁场衰减在通货膨胀周期中的比例因子正方形减弱时，它是渐近的，它是渐近的量子范围内的量子。这被认为反映出，如果重力量没有相等数量的光子，则不会最大化量子相关性（即使通过背景磁场执行相互作用，也无法在没有切线的情况下融合它）。

项目成果

Numerical Investigation of Quasi-normal Mode in Kerr-AdS5 Black Hole

Kerr-AdS5 黑洞中准正规模的数值研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Hirona Maeda;Nobuyuki Kakiuchi;Takashi Ito;Eri Ogawa;Masahiro Shiokawa;Norimitsu Uza;Hiroko Tanaka;Yasuhito Nannya;Hideki Makishima;Hiroaki Yasuda;Yuzo Kodama;Satoru Miyano;Seishi Ogawa;Kazushige Ueda
• 通讯作者: Kazushige Ueda

Rindler領域とKasner領域におけるDirac場の量子真空の解析

林德勒和卡斯纳区域狄拉克场的量子真空分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 原雄二;平野航太郎;小畑裕次郎;森泰生;梅田眞郷;上田 和茂
• 通讯作者: 上田 和茂

Global study of the scalar quasinormal modes of Kerr-AdS5 black holes: Stability, thermality, and horizon area quantization

Kerr-AdS5 黑洞标量准正态模式的全局研究：稳定性、热度和视界面积量化

• DOI: 10.1103/physrevd.105.124044
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Issei Koga;Naritaka Oshita;Kazushige Ueda
• 通讯作者: Kazushige Ueda

Relativistic quantum bouncing particles in a homogeneous gravitational field

均匀引力场中的相对论量子弹跳粒子

• DOI: 10.1142/s021827182150098x
• 发表时间: 2021
• 期刊: International Journal of Modern Physics D
• 影响因子: 2.2
• 作者: Ar Rohim;Kazushige Ueda;Kazuhiro Yamamoto;Shih-Yuin Lin
• 通讯作者: Shih-Yuin Lin

Rindler 領域と Kasner 領域における Dirac 場の量子真空の解析

Rindler 和 Kasner 域中狄拉克场的量子真空分析

• 发表时间: 2021
• 作者: Hirona Maeda;Nobuyuki Kakiuchi;Takashi Ito;Eri Ogawa;Masahiro Shiokawa;Norimitsu Uza;Yoko Tanaka;Yasuhito Nannya;Hideki Makishima;Hiroaki Yasuda;Yuzo Kodama;Shinji Uemoto;Satoru Miyano;Seishi Ogawa;上田 和茂
• 通讯作者: 上田 和茂