Testing quantum gravity with cosmological perturbations

用宇宙扰动测试量子引力

• 批准号: 20F20326
• 负责人: 辻川 信二
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-11-13 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20F20326/
• 关键词: 量子重力理論; ブラックホール; インフレーション; ループ量子宇宙論; 重力波; 密度揺らぎ; 量子化

本年度は，量子重力理論に基づくブラックホール解について詳しく調べた．まず，Ashtekar-Olmedo-Singhによって提唱されたループ量子重力理論での有効模型において，ダイナミカルな方程式の中に現れる積分定数の一般的な決定方法について考察した．この研究により，全時空におけるブラックホール解の構築が可能となり，それによって背景となる量子重力理論との関係が明らかになった．さらに，ブラックホールの熱力学的な性質を調べることにより，新しい時空構造の性質に関しても詳細に議論した．特に，ブラックホールの事象の地平線において連続的な振る舞いを示す場合のブラックホール内部と外部の構造および漸近的な構造について明らかにした．さらに，量子重力理論の有効模型において，ブラックホール解のハミルトニアン的な構成方法を行った．特に，ループ量子重力理論の効果を，2つの正規化パラメータを用いて組み入れることで，拡張された位相空間での解析について取り組んだ．この手法を，ループ量子化のための出発点として扱うことで，物理的な状況を的確に表現するようなシステムに帰着することが可能であることを示した．さらに，大きな質量を持つブラックホール領域において，整合的な物理状態が存在するための条件について明らかにし，新しいループ量子重力理論の発展のための道標を与えた．これらの研究成果は，Phys. Rev. D 106, 063516 (2022)とPhys. Rev. D 106, 043531 (2022)の2本の論文においてすでに出版されている．さらに，スペインのサラマンカ大学において行われたEREP 2022国際会議で，研究成果を発表した．

今年，我们详细研究了基于量子引力理论的黑洞解决方案。首先，我们考虑了确定 Ashtekar-Olmedo-Singh 提出的圈量子引力理论有效模型中动力学方程中积分常数的通用方法。这项研究使构造全时空黑洞解成为可能，从而阐明了与量子引力基础理论的关系。此外，通过研究黑洞的热力学性质，我们详细讨论了新时空结构的性质。特别是，我们阐明了黑洞的内部和外部结构以及黑洞在事件视界表现出连续行为时的渐近结构。此外，我们在量子引力理论的有效模型中对黑洞解进行了类似哈密顿量的构造方法。特别是，我们通过使用两个正则化参数结合圈量子引力理论的影响，在扩展相空间中进行了分析。通过将此方法视为循环量化的起点，我们表明可以实现准确表示物理情况的系统。此外，我们还阐明了大质量黑洞区域中一致物理态存在的条件，为新的量子引力圈理论的发展提供了路标。这些研究成果已发表在两篇论文中：Phys Rev. D 106, 063516 (2022) 和 Phys Rev. D 106, 043531 (2022)。此外，我们还在西班牙萨拉曼卡大学举行的 EREP 2022 国际会议上展示了我们的研究成果。

项目成果

Madrid, Institute of Estructura Materia(スペイン)

马德里材料结构研究所（西班牙）

Cosmological Perturbations in Hybrid Loop Quantum Cosmology

混合环量子宇宙学中的宇宙扰动

• 发表时间: 2020
• 作者: Andica Christina;Hagiwara Akifumi;Yokoyama Kazumasa;Kato Shimpei;Uchida Wataru;Nishimura Yuma;Fujita Shohei;Kamagata Koji;Hori Masaaki;Tomizawa Yuji;Hattori Nobutaka;Aoki Shigeki;B. Elizaga Navascues
• 通讯作者: B. Elizaga Navascues

Quantization ambiguities and the robustness of effective descriptions of primordial perturbations in hybrid Loop Quantum Cosmology

• DOI: 10.1088/1361-6382/ac3b9b
• 发表时间: 2021-01
• 作者: Beatriz Elizaga Navascu'es;G. A. M. Marug'an

Analytical investigation of pre-inflationary effects in the primordial power spectrum: from General Relativity to hybrid Loop Quantum Cosmology

• DOI: 10.1088/1475-7516/2021/09/030
• 发表时间: 2021-04
• 期刊: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics
• 影响因子: 6.4
• 作者: Beatriz Elizaga Navascués;G. A. Mena Marugán

Uniqueness Criteria for the Fock Quantization of Dirac Fields and Applications in Hybrid Loop Quantum Cosmology

• DOI: 10.3390/universe6120241
• 发表时间: 2020-11
• 期刊: Universe
• 影响因子: 2.9
• 作者: J. Cortez;B. E. Navascu'es;G. A. Mena Marugán;Santiago Prado;J. Velhinho