Transcript 記者懇談会 重力の謎に迫る ～ブラックホール、ストリング、多次元宇宙～

記者懇談会
重力の謎に迫る
～ブラックホール、ストリング、10次元宇宙～
平成20年 2月 6日 （水）
高エネルギー加速器研究機構
素粒子原子核研究所
西村 淳
今日のメインテーマ
重力

もっとも身近に感じている力
しかし、素粒子理論では・・・

最も解明されていない力
ブラックホール、ストリング、10次元宇宙
2008年２月６日 KEK
重力の謎に迫る
～ブラックホール・ストリング・10次元宇宙
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そもそも重力とは

17世紀 ニュートン
重力 ＝ 万有引力の法則
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1914～1915 アインシュタイン
一般相対性理論
時空のゆがみ
物質（エネルギー）
物質は、静止していても
というエネルギーを持つ。
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時空のゆがみを検証する

水星の近日点移動
ニュートンによれば楕円軌道のはずが・・・

重力レンズ効果
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ブラックホール
～質量が極端に集中すると生成～
ホライズン
これより中に入ると、
光さえも抜け出せない
？
質量が極度に集中
シュヴァルツシルト
（１９１５年）
 太陽の20倍以上の質量を持った星が重力崩壊することにより生成
 銀河中心部分に巨大ブラックホールが存在する可能性
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ただの黒い穴ではなかった！

ホーキング輻射（1974年）
何もない真空中でも・・・
？
？
対生成
対消滅
温度を持った‘物体’に見える
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ブラックホールの中には何がある？

物性理論における例 ： 磁性体
（無数の原子から成る）
温度 の平衡状態
エネルギー
微視的構造 から決まる
ブラックホールの場合、これが何か？
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一般相対性理論の限界

ブラックホール中心 ： 時空の歪みが発散！
曲率半径がプランク長
程度になると
量子効果が無視できなくなる
そのような状況で適用可能な重力理論が必要！
超弦理論
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現在の素粒子の標準模型

力は粒子のキャッチボール
電子
光子
（力の種類）
（媒介する粒子）
電磁気力
光子
強い相互作用
グルオン
弱い相互作用
重力
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グラビトン
（電磁気力の例）
電子
別々の粒子として
扱われている
「粒子」として扱うと、
プランクスケールで破綻
（重力の強さ∝エネルギー）
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プランクスケールの理論は何か？

細かいスケールを見るには、
高いエネルギーが必要。
相互作用の強さ
強
破綻
力の統一を示唆
弱
電
重
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エネルギー
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超弦理論

弦の振動の仕方で様々な粒子を表す
光子
グルオン
など
グラビトンなど
重力を含めて、力を統一的に記述
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２度のストリング・ブームを経て・・・

85年頃 弦の相互作用が弱い場合の研究
１０次元時空 ： 現実世界（４Ｄ）と矛盾
６次元分、手で丸める （コンパクト化）

95年頃 ポルチンスキー ： 「弦の凝縮状態」
点状
ひも状
・・・一般次元の‘膜’
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膜状
membrane
総称してブレーン
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ブレーンでブラックホールを作る
97年～ マルダセナ、ウィッテン、・・・

今回の研究（’07）
この弦の凝縮状態を数値シミュレーション。
そのエネルギーの計算に初めて成功。
ホーキングの理論と一致。
超弦理論が予測する
ブラックホール内部の様子を実証
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専門家からのコメント
Lubos Motl氏 “Reference Frame” より引用
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ブレーンで宇宙を作る

９６年 ブレーンに基づく超弦理論の新しい定式化
Banks-Fischler-Shenker-Susskind
石橋、川合、北澤、土屋
ブレーン自体のダイナミクスを解く
4Ｄ
もともと弦の伝播しうる10Ｄの世界に
我々の4Ｄの世界が現れるか？
10Ｄ
スパコンでシミュレーション
（示されれば、超弦理論が現実世界を記述している有力な証拠に）
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超弦理論はどこまで来たか？
～まとめに代えて～

歴史は繰り返す・・・
量子色力学
強い相互作用
自由なクォーク
超弦理論
記述するもの
高エネルギー
(Gross-Wilzcek, Politzer ’73)
格子ゲージ理論
解析手段
(Wilson ’74)
シミュレーション(Creutz ’80)
クォーク閉じ込め
ハドロンの性質
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低エネルギー
重力を含むすべての相互作用
10Dの世界
(Green-Schwarz ’81)
ブレーンに基づく新しい定式化
(’96-’97)
シミュレーション(’08 本研究)
見えない６Ｄ分
標準模型の導出
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超弦理論は未完成・・・

ブレーンに基づく定式化
「時間」の取り扱い方で意見が分かれる。。。
もっと自然な定式化があるのか？

「ランドスケープ」
我々の世界は、超弦理論の記述しうる
無数の世界の一つに過ぎないのでは？

宇宙観測、加速器実験との関わり
インフレーション、ダークエネルギーを説明できるか？
ガンマ線バーストやＬＨＣ実験から、新しい手がかりは？
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素粒子理論は、サイエンスにおけるフラグシップ的存在。
宇宙や自然法則に対する根源的な問いを探求すべく、
着実に発展してきました。
これからも新しい成果を、一般の方々にわかりやすく
発信していければ、と思います。
皆様のご理解とご協力をいただけたら幸いです。
ご静聴ありがとうございました。
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