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

2008 　 KEK年２月６日 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　重力の謎に迫る　 　 　 　 　 ～ブラックホール・ストリ

10ング・ 次元宇宙

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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

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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

重力レンズ効果

ニュートンによれば楕円軌道のはずが・・・

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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

　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

シュヴァルツシルト（１９１５年）

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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

温度　　の平衡状態エネルギー

（無数の原子から成る）

微視的構造

ブラックホールの場合、これが何か？

から決まる

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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 電子光子

（電磁気力の例）

（力の種類） （媒介する粒子）電磁気力

強い相互作用弱い相互作用

重力

光子グルオン

グラビトン

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

エネルギー

強

弱

電

重

破綻

力の統一を示唆

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光子グルオン　　　　　　など

超弦理論

弦の振動の仕方で様々な粒子を表す

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 膜状membrane

・・・一般次元の‘膜’ 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

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

4Ｄ

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　　　　　　　　　　　　 超弦理論　　強い相互作用　　　　　　記述するもの　　重力を含むすべての相互

作用

　　自由なクォーク　　　　　高エネルギー　　　　 10D の世界　　 (Gross-Wilzcek, Politzer ’73) (Green-Schwarz ’81)

　　格子ゲージ理論　　　　　解析手段　　　ブレーンに基づく新しい定式化

(Wilson ’74) (’96-’97)

シミュレーション (Creutz ’80) 　　　　 シミュレーション (’08 本研究 )

　　クォーク閉じ込め　　　　低エネルギー　　 見えない６Ｄ分 ハドロンの性質　 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。