宇宙論的観測を用いた，弦理論等の究極理論の検証・探査

利用宇宙学观测验证和探索弦理论等终极理论

基本信息

批准号：
20J00912
负责人：
徳田順生
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kobe 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：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J00912/
关键词：
散乱振幅ユニタリー性暗黒物質宇宙論重力・宇宙論

项目摘要

重力存在下におけるpositivity boundの導出法はこれまで全くよく分かっていませんでしたが、2020年度までの研究成果により重力存在下におけるpositivity boundの成立条件が明らかにされました。一方で実際に、素粒子標準模型における光子-光子散乱振幅では、弱い力及び強い力の存在により重力存在下におけるpositivity boundが巧妙に満たされていることが2021年度の研究により分かりました。この状況を受け、2022年度では重力存在下におけるpositivity boundの現象論への示唆の研究を本格的に始動しました。現象論の重要なターゲットとして、暗黒物質を含む暗黒セクターの粒子の探査があります。そこで我々は暗黒セクターの粒子と光子の2体2体散乱に対して重力存在下におけるpositivity boundを議論しました。特に暗黒光子の存在する模型を一例として議論し、光子と暗黒光子間の結合（運動項の混合、または媒介粒子による間接的結合）の強さに対する下限を与えました。その下限の模型毎の示唆は模型の詳細に依存しますが、ある模型に対しては既存/今後の観測結果によって棄却しうるほどに厳しい制限とであることがわかりました。この結果は重力存在下におけるpositivity boundを議論することで、量子重力理論における散乱振幅の性質を実験的に検証できるという興味深い可能性を示しており、探査するパラメータ領域に対する理論的動機を与えます。本成果を軸に、特に本成果のトップダウン的な理解を具体例で明らかにしていくことで、着実に重力の量子論と低エネルギーにおける場の理論の関係性に対する理解を深めていくことができると期待しています。

迄今为止，在重力存在下推导正性界限的方法还没有被很好地理解，但到2020年的研究结果已经阐明了在重力存在下建立正性界限的条件。另一方面，2021年的研究表明，在基本粒子标准模型中的光子-光子散射幅度中，由于弱力和强力的存在，成功满足了重力存在下的正约束。针对这种情况，我们于 2022 年开始全面研究重力存在下的正向约束现象学的影响。现象学的一个重要目标是探索暗区中的粒子，包括暗物质。因此，我们讨论了暗区中粒子和光子的二体二体散射在重力存在下的正界。特别地，我们讨论了暗光子存在的模型作为例子，并给出了光子和暗光子之间耦合强度的下界（运动项的混合或通过中介粒子的间接耦合）。每个模型的建议下限取决于模型的细节，但我们发现对于某些模型来说，该限制非常严格，以至于可以根据现有/未来的观察结果拒绝它。这一结果显示了通过讨论引力存在下的正界来实验验证量子引力理论中散射振幅性质的有趣可能性，并为待探索的参数范围提供了理论动力。通过关注这个结果，并通过具体的例子阐明对这个结果的自上而下的理解，我们希望不断加深我们对低能量子引力论和场论之间关系的理解，希望你能做到。