素粒子論(橋本)グループ

スタッフ

橋本 幸士(教授)山口 哲(准教授)、飯塚 則裕(助教)、菅野 優美(助教)、村田 佳樹(特任助教)

研究分野

場の量子論と超弦理論

研究目的

この宇宙を造っている究極の物質は何だろう、この宇宙はどうやって始まったのだろう、という素朴な疑問に答えようとするのが素粒子論です。我々のまわりの運動はニュートンの力学に従っていますが、クォークやレプトン等の素粒子の世界を記述する言葉は、相対性理論と量子力学を融合した場の量子論と呼ばれる法則です。場の量子論は、粒子と波と力を統一した理論であり、人類がこれまでに到達した最高の力学形式ですが、アインシュタインの重力理論だけは統一されていません。すべてを統一する究極の力学形式として超弦理論が考えられていますが、未だ完成していません。私達は場の量子論と超弦理論を研究して、上の素朴な疑問に答えたいと思っています。

研究テーマ

場の量子論、超弦理論、超対称ゲージ理論、数理物理、量子重力など

研究内容

1.超弦理論:

超弦理論は、重力の量子論として非常に有望な理論です。超弦理論は通常、10次元時空といった高次元で定式化されるので、現実世界の 4 次元時空との関係、特に丸まっている残り6次元の数学的構造や、弦に加えて膜のような物体(ブレーン)の構造などを調べて、理解を進めています。さらに近年 AdS/CFT 対応にみられる、場の理論と量子重力理論の等価予想(ホログラフィー原理)など、弦理論は近年、その非摂動的側面の理解に非常に大きな進展がおこっています。

2.場の量子論

電磁気学や量子色力学などのゲージ理論は、大変豊富な構造を持つ場の量子論であり、クォークの閉じ込めやカイラル対称性の自発的破れ等、興味深い現象が起こります。素粒子の標準模型の根幹を成すゲージ理論の構造を調べることは、広い立場から素粒子の記述の方法を知ることに繋がります。超対称性や共形対称性がある場合、そして様々な時空次元の場合を調べることで、弦理論や素粒子論への応用等が拓けます。

3.量子重力

ブラックホールは古典的にはものを吸い込むだけですが、量子論を考慮すると蒸発します。そのような状況ではは量子重力の効果が劇的に重要になります。ブラックホールの量子論について深く理解する事は、時空の特異点について深く理解する事にもつながります。近年、ゲージ重力対応で量子論的に時空自身を扱う事が可能になってきました。これらの研究を通じて、時空自身の本質にせまる研究を進めています。

4.一般相対論・宇宙論

 一般相対論は、我々の住んでいる空間や時間自体のダイナミクスを扱う理論です。ブラックホールは、一般相対論の最も重要な研究対象の一つであり、最近観測された重力波もその存在を強く示唆する一方で、最近では高次元時空の理解も進みつつあります。また、一般相対論は我々の宇宙の時間発展を記述することも出来ます。その宇宙論と超弦理論のアイデアを融合させた、高次元宇宙論や量子宇宙論の研究も進めています。これらの研究を通して、宇宙の起源を明らかにしようとしています。

研究協力

素粒子理論(兼村)グループ素粒子理論(大野木)グループとは共同で研究活動を行っています。毎週一回、セミナージャーナルクラブ(文献紹介)を行っています。 また、月一回程度、近隣の大学といっしょにセミナーを開催しています。