Effective Theory of Quantum Black Holes toward degrees of freedom of quantum gravity

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ブラックホールが有限のエントロピーをもつ量子多体系であるならば、それは古典力学に基づくホライズンの存在ではなく、量子的性質である「エントロピーがその表面積で測られること（Bekenstein-Hawking公式）」によって、より物理的に特徴づけられるべきだろう。本年度は、エントロピーがBekenstein-Hawking公式に従い、かつ、半古典的Einstein方程式の解となる内部配位を直接的に構成した。重要な点は、エントロピーを担う励起した量子の自己重力を考慮することである。そのような量子が動径方向に一様に分布し半古典的に最大の重力を持つ場合を考え、そのエントロピーを評価する。それが面積則に比例する条件から一意的に内部時空が定まる。それはPlanckスケールに近い曲率を持ち、ホライズンの代わりに表面を持つ、高密度な配位である。実際にそれは半古典的Einstein方程式のプランク定数について非摂動的な解であることをself-consistentに証明できる。その時空上で半古典的自由度の振る舞いを調べると、内部で粒子生成が生じ、動径方向に関してPlanck温度くらいで局所平衡になっていることがわかる。熱力学関係式からエントロピー密度を評価し、内部に渡り体積積分すると、Bekenstein-Hawking公式が厳密に任意の種類の自由度に対して再現される。ここで強い自己重力がエントロピー体積則を面積則に変えている。