余剰次元の検証へ向けての強重力現象の理論的な研究

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1. 地平面を持たない時空まわりにおける高速粒子衝突Banados, Silk, West (BSW)により提唱された回転ブラックホール周りにおける高速粒子衝突(BSWプロセス)は原理的には任意のエネルギーの衝突エネルギーを得ることが可能であるため未知の物理法則を探る手がかりとして重要である. オリジナルのBSWプロセスにおいては, 粒子自信の自己重力の効果が考慮されていないという問題があったが, 我々の先行研究においてもし自己重力の効果を取り入れたとすると, 衝突エネルギーを下げる方向へと働き, 衝突エネルギーは任意には大きくならない, ということが示されていた。しかし本研究では, 時空がブラックホールではない, つまり地平面を持たない場合においては, 特殊な状況を考えれば, 自己重力の効果を考慮したとしても, 衝突エネルギーは任意に大きくなりえるという結果が示された。2. 高次元ブラックホール周りにおける高速粒子衝突本研究では高次元ブラックホールまわりにおけるBSWプロセスについて議論を行った. 4次元時空においては高速回転ブラックホールの最内安定円軌道を運動する粒子と他の自由落下する粒子の衝突を考えたとしても高速粒子衝突は起きることが示されており, BSWプロセスの存在と密接に対応していると考えられていた. 一方, 高次元ブラックホールにおいては安定円軌道は存在しないと考えられてるので, この対応が正しいとすると, 高次元時空においては高速粒子衝突は起きないことが期待される. しかしその予想に反して, 本研究では高次元時空においても高速粒子衝突は起きうることが示された. これに関連して最近Aretakisにより示された極限ブラックホールの不安定性の存在とBSWプロセスの存在が密接に対応しているという予想を提案した.