インフレーション宇宙における原始磁場形成理論の構築とその観測的帰結

暴胀宇宙中原初磁场形成理论的构建及其观测结果

基本信息

批准号：
15J09390
负责人：
林中貴宏
金额：
$ 1.79万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度も昨年度に引き続き、de Sitter時空中における電磁場と荷電粒子の理論（QED）の振る舞いについて研究を行った。特に、負の電気伝導という特異な現象と、その物理的起源についての研究を行った。まず我々は曲がった時空の場の理論においてしばしば用いられている繰りこみ条件（アプリオリに得ることができない物理的な条件）が物理的に妥当だと考えられる条件を満たさないことを見出した。そこで、これに替わる新しい繰りこみ条件を提案し、その帰結を調べた。この条件に基づいて得られる結果が、半古典極限で正しく振舞うようになることが示された。以上の解析の結果、我々はde Sitter時空中の弱い一様な背景電場が負の電気伝導を引き起こし、（通常の電磁気学では見られない）反遮蔽効果が起こることを見出した。我々はこのことについて説明を与えるべく、de Sitter時空の中に静止する観測者が見る球形の地平面（粒子が一旦外に出ると再び入ってくることができなくなる境界）上に電場の効果で正味の電荷密度生成が起こる、という仮説を与えた。我々は、この仮説と量子論的な粒子生成の議論に基づいて、実際に系に生じる電流を計算し、これが負になる、つまり電気伝導度が負であることを示した。また、この電流の計算結果が、上述の曲がった時空の場の理論における計算と一致することを示した。なお本年度行った研究は、当初の研究計画とは異なるものである。その理由は、この負の電気伝導現象自体が(i)新しい磁場生成理論のシナリオの可能性を示唆するものであり、また(ii)重力系の熱力学など、精力的な研究が行われている他分野との関連があるためである。

今年，与上一个财政年度一样，我们对DE Sitter时空中电磁场和带电粒子（QED）的行为进行了研究。特别是，我们研究了负电导传导及其物理起源的奇异现象。首先，我们发现经常在弯曲的时空场理论中使用的重新归一化条件（无法获得先验的物理条件）不符合被认为是物理合理的条件。因此，我们提出了一种新的复发条件，以取代它并研究了后果。结果表明，基于这种情况获得的结果将以半经典的极限正确行为。通过上述分析的结果，我们发现De Sitter时空中的弱，均匀的背景电场会导致负电导传导，从而产生反屏蔽效果（在正常电磁学中未见）。为了解释这一点，我们假设电场的作用会导致净电荷密度产生发生在观察者DE Sitter SpaceTime中看到的球形平面上（粒子离开后无法重新进入的边界）。基于此假设和量子理论粒子的产生参数，我们计算了系统中实际发生的电流，并表明这将变成负，即电导率为负。还已经显示，该电流的计算结果与上述弯曲时空场理论中的计算一致。今年进行的研究与原始研究计划不同。这样做的原因是，这种负电导传导现象本身（i）表明了新的磁场产生理论的可能性，并且（ii）与正在进行能量研究的其他领域有关，例如重力系统的热力学。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Fermionic Schwinger current in 4-d de Sitter spacetime

4 维德西特时空中的费米子施温格电流

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
A. Osada;R. Hisatomi;A. Noguchi;Y. Tabuchi;R. Yamazaki;K. Usami;M. Sadgrove;R. Yalla;M. Nomura;and Y. Nakamura;林中貴宏
通讯作者：
林中貴宏

Physical renormalization condition for de Sitter QED