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コロキウム | Colloquium

他大学・研究機関からお招きした講師の方に、 最先端の研究内容を紹介していただきます。 宇宙・素粒子に関連したテーマを、隔週で交互に行っています。

外部の方の聴講を歓迎します。


理論物理学コロキウム(素粒子)

日時 2021年12月7日(火)16:30〜18:00
講師 宇賀神 知紀 氏(京都大学基礎物理学研究所)
題目 「Entanglement between two gravitating universes」
概要 We study two disjoint universes in an entangled pure state. When only one universe contains gravity, the path integral for the nth Rényi entropy includes a wormhole between the n copies of the gravitating universe, leading to a standard "island formula" for entanglement entropy consistent with unitarity of quantum information. When both universes contain gravity, gravitational corrections to this configuration lead to a violation of unitarity. However, the path integral is now dominated by a novel wormhole with 2n boundaries connecting replica copies of both universes. The analytic continuation of this contribution involves a quotient by Z_{n} replica symmetry, giving a cylinder connecting the two universes. When entanglement is large, this configuration has an effective description as a "swap wormhole", a geometry in which the boundaries of the two universes are glued together by a "swaperator". This description allows precise computation of a generalized entropy-like formula for entanglement entropy. The quantum extremal surface computing the entropy lives on the Lorentzian continuation of the cylinder/swap wormhole, which has a connected Cauchy slice stretching between the universes -- a realization of the ER=EPR idea. The new wormhole restores unitarity of quantum information.
言語 日本語
場所 オンライン

理論物理学コロキウム(宇宙)

日時 2021年11月30日(火)16:30〜18:00
講師 祖谷 元 氏 (理化学研究所)
題目 「重力波星震学と中性子星」
概要 超新星爆発後に残される中性子星は、その構造ですらきちんと決まっていない。その内部情報を知る一つの手段として、星震学がある。本セミナーでは、簡単に中性子星における重力波星震学を説明し、実際に超新星爆発後の原始中性子星における適応の可能性について議論する。
言語 日本語
場所 オンライン

理論物理学コロキウム(宇宙)

日時 2021年11月16日(火)16:30〜18:00
講師 石原 秀樹 氏 (大阪市立大学)
題目 「U(1)ゲージ・ヒッグスモデルにおけるノントポロジカルソリトンと重力」
概要 U(1)ゲージ・ヒッグスモデルはトポロジカルチャージをもった位相欠陥 としてのソリトン解(Nielsen-Olesen string)をもつことが知られている.この モデルが複素スカラー場と結合する系を考えると,さらに,保存チャージとし ての電荷をもったノントポロジカルなソリトン解が多様に存在することがわか る.これらのノントポロジカルソリトン解の性質と,これらを源とした重力に ついて議論する
言語 日本語
場所 オンライン

理論物理学コロキウム(素粒子)

日時 2021年11月9日(火)16:30〜18:00
講師 李 泰憲 氏(カブリ数物連携宇宙研究機構)
題目 「Matching higher symmetries across Intriligator-Seiberg duality」
概要 4次元の so QCD は、カラー数とフレーバー数がともに偶数の場合、通常の (0-form) 対称性に加えて "高次" の (1-form) 対称性を有するが、これら2つの対称性は必ずしも互いに独立であるとは限らず、ゲージ群の大域的な構造・カラー数・フレーバー数・トポロジカル項などに応じて、混合アノマリーがあったり 2-group 対称性と呼ばれる構造をなしていたりする。本講演では、こうした対称性同士の非自明な関係について解説し、特に超対称 QCD の場合にそれらが Intriligator-Seiberg 双対性の下で整合的に移り合うことを示す。
言語 日本語
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理論物理学コロキウム(宇宙)

日時 2021年10月26日(火)16:30〜18:00
講師 菅野 優美 氏 (九州大学)
題目 「Indirect detection of gravitons through quantum entanglement」
概要 宇宙初期に量子揺らぎから直接生成される原始重力波の量子性(グラビ トン)を観測する方法として、巨視的物体の量子デコヒーレンスを観測すること で、グラビトンを間接的に検出できることを提案します。この過程で、グラビ トンがインフレーション中にスクイーズ状態になることによってグラビトンの 相関が増大し、その結果、グラビトンが引き起こす巨視的物体の量子デコヒー レンスが他の空気分子等によるものより早く起こることを示します。
言語 日本語
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理論物理学コロキウム(素粒子)

日時 2021年10月19日(火)16:30〜18:00
講師 鈴木 健太 氏(京都大学 基礎物理学研究所)
題目 「JT Gravity Limit of Liouville CFT and Matrix Model」
概要 In this talk, we study a connection between Jackiw-Teitelboim (JT) gravity on two-dimensional anti de-Sitter spaces and a semiclassical limit of c < 1 two-dimensional string theory. The world-sheet theory of the latter consists of a space-like Liouville CFT coupled to a non-rational CFT defined by a time-like Liouville CFT. We show that their actions, disk partition functions and annulus amplitudes perfectly agree with each other, where the presence of boundary terms plays a crucial role. We also reproduce the boundary Schwarzian theory from the Liouville theory description. Finally, we identify a matrix model dual of our two-dimensional string theory with a specific time-dependent background in c=1 matrix quantum mechanics.
言語 日本語
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理論物理学コロキウム(宇宙)

日時 2021年10月5日(火)16:30〜18:00
講師 樽家 篤史 氏 (京都大学 基礎物理学研究所)
題目 「コールドダークマター優勢宇宙の非線形構造形成」
概要 銀河分布や銀河団などの観測で見られる質量分布の非一様性は、原始密度ゆらぎがコールドダークマター(CDM)による重力不安定性によって成長した帰結と考えられている。CDM優勢宇宙の構造形成を定量的に記述することで、観測から、原始ゆらぎの初期条件を明らかにしたり、宇宙論パラメーターを精密に決定する以外に、ダークマターの正体に迫ることも可能となる。本セミナーでは、摂動論とシミュレーションとの比較を通して、重力非線形性が進んだ構造形成の定量記述に関する最近の進展について紹介する。特に、流体近似にもとづく格子場摂動計算手法の開発と、ヴラソフ-ポアソン方程式によるシミュレーションをラグランジュ摂動論の高次計算と詳細に比較した結果を報告する。
言語 日本語
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理論物理学コロキウム(素粒子)

日時 2021年9月28日(火)16:30〜18:00
講師 桂 法称 氏(東京大学)
題目 「実験数理物理学」
概要 この講演では、インターネット上のリソース(On-Line Encyclopedia of Integer Sequences (OEIS) [1]やInverse Symbolic Calculator (ISC) [2]など)を使って、多体系における厳密な結果を発見する方法を紹介する。講演の前半では、数値計算に基づく``guesswork"から、そのような結果が得られた古典的な例をいくつか紹介する。その後、後半では講演者自身が量子多体系のモデルを調べた中で遭遇した奇跡的な体験を紹介する [3,4]。時間が許せば,このようなアプローチで取り扱えそうな、未解決問題についてもいくつか紹介する。
[1] https://oeis.org/

[2] http://wayback.cecm.sfu.ca/projects/ISC/ISCmain.html

[3] E. Iyoda, H. Katsura, and T. Sagawa, Phys. Rev. D 98, 086020 (2018).

[4] N. Sannomiya, H. Katsura, and Y. Nakayama, Phys. Rev. D 95, 065001 (2017).
言語 日本語
場所 オンライン

理論物理学コロキウム(宇宙)

日時 2021年9月21日(火)16:30〜18:00
講師 大神 隆幸 氏(国立天文台)
題目 「マルチメッセンジャー天文学で探る重力波の起源」
概要 LIGO/Virgo による重力波の初検出以降、日本の研究者は可視・近赤外の 望遠鏡を使って重力波イベントを追観測する研究グループ J-GEM を組織し、 電磁波対応天体の発見とその物理過程の解明を目指している。本セミナーで は、電磁波対応天体を初めて同定したイベントGW170817 をはじめ、3rd observing run におけるJ-GEM の活動、そして今後の展望を紹介する。
言語 日本語
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理論物理学コロキウム(素粒子)

日時 2021年7月20日(火)16:30〜18:00
講師 杉本 茂樹 氏(京都大学基礎物理学研究所)
題目 「Anomaly and Superconnection」
概要 質量が時空の座標に依存するようなフェルミオンに対するアノマリーを藤川さんの方法を用いて解析し、これが 1980年代に Quillen によって導入された superconnection を用いた美しい公式で書けることを示す。そして、その応用として、質量を変化させることによって interface や時空の境界を実現した系におけるアノマリーを議論する。
言語 日本語
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理論物理学コロキウム(宇宙)

日時 2021年7月13日(火)17:00〜18:30
講師 小山 和哉 氏(University of Portsmouth)
題目 「宇宙論スケールでの重力理論の検証」
概要 現在ダークエネルギーの正体を探る様々な宇宙論的観測が計画されている。本講演では、この観測を用いた、線形摂動論が適用できるスケールにおけるモデルに依存しない重力理論の検証方法について紹介する。また、非線形スケールでの、N体シミュレーションを用いた一般相対論を超える理論の検証について紹介する。
言語 日本語
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理論物理学コロキウム(素粒子)

日時 2021年7月6日(火)16:00〜17:30
講師 永井 佑紀 氏(日本原子力研究開発機構システム計算科学センター)
題目 「格子QCDにおける自己学習モンテカルロ法:精度保証された機械学習によるシミュレーションの加速」
概要 格子上のゲージ場の理論である格子量子色力学(QCD)のシミュレーションは、計算機の発展とともに発展してきた。そして今でも、スーパーコンピュータの重要な利用目的の一つである。近年、機械学習分野が大きく進展しており、自動運転や文字認識、顔認識等、社会の様々な領域に適用がなされ始めている。そして、物理学の分野にも機械学習を道具として用いる研究が盛んに行われている。格子QCD分野もその例外ではなく、計算機と計算技術の進展はこの分野の進展を加速している。 機械学習は何かを模倣することが得意である。それでは、ハミルトニアンあるいはラグランジアンを機械学習で模倣することは可能だろうか?もし、オリジナルのラグランジアンの計算コストが非常に高い場合、そのラグランジアンをニューラルネットワークによる計算コストの低い有効ラグランジアンに置き換えることができれば、シミュレーションは高速化される。一方で、有効ラグランジアンはあくまで近似なので、その近似の精度に左右されないシミュレーション手法を構築する必要がある。その答えが自己学習モンテカルロ法である[1]。当日は、自己学習モンテカルロ法の基本コンセプトと結果について述べるとともに、最近の成果[2]であるゲージ共変なニューラルネットワークの構築による自己学習ハイブリッドモンテカルロ法についても紹介する。
言語 日本語
場所 オンライン

理論物理学コロキウム(素粒子)

日時 2021年6月29日(火)16:30〜18:00
講師 竹内 俊暁 氏(神戸大)
題目 「Spiky strings in de Sitter space」
概要 弦理論の枠組みでドジッター時空を実現することは、現在の宇宙や初期宇宙の加速膨張を説明する上で重要な課題である。この課題の解決へ向けて模型構築が懸命に行われてきたが、模型の厳密な取り扱いが難しいことから満足のいく解決には至っていない。むしろその困難さのために、弦理論ではドジッター時空は実現できないという批判的な予想もなされている。本講演では、弦理論とドジッター時空の整合性の検証を念頭に、Spiky stringと呼ばれるクラスの古典解を調べる。そして、Spiky stringのスペクトルがドジッター時空における高階スピン状態の質量下限(Higuchi bound)と抵触しないことを確かめる。最後に、得られたスペクトルのもとでの高エネルギー散乱についても議論したい。
言語 日本語
場所 オンライン

理論物理学コロキウム(宇宙)

日時 2021年6月22日(火)17:00〜18:30
講師 吉野 裕高 氏(大阪市立大学、神戸大学)
題目 「重力崩壊する星の映像の数値的・解析的計算」
概要 観測技術の進歩によって、重力崩壊の瞬間を見られるかもしれない時代になってきています。この講演では、私と共同研究者が幾何光学近似によって計算した重力崩壊の映像を紹介します。この研究はニュートリノ観測と関係する可能性があり、その方向での発展の可能性も議論したいと思います。
言語 日本語
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理論物理学コロキウム(宇宙)

日時 2021年6月15日(火)16:30〜18:00
講師 本橋 隼人 氏(工学院大学)
題目 「Exact solution for wave scattering from black holes」
概要 本講演ではKerr-Newman-de Sitter時空におけるTeukolsky方程式に対する局所ホイン関数を用いた厳密解、およびそれを利用した散乱問題の定式化について説明する。応用として、準固有振動、greybody factor、Green関数などに触れる。
言語 日本語
場所 オンライン

理論物理学コロキウム(素粒子)

日時 2021年6月8日(火)16:30〜18:00
講師 日高 義将 氏(KEK)
題目 「Thermalization of Yang-Mills theory in a (3+1) dimensional small lattice system」
概要 高エネルギー重イオン衝突実験の結果は,衝突直後とても速いタイムスケールで系が熱化することを示唆している.さらに実験結果は,大きな原子核衝突だけでなく小さい原子核衝突においても熱化することを示唆している.摂動論に基づいた解析では,このタイムスケールを説明することは困難である.我々は,SU(2) Yang-Mills理論の熱化について(3+1)次元の小さな格子系を用いて非摂動的に解析する.具体的にはKogut-Susskindハミルトニアン形式を用い,Gauss拘束条件を解くことで物理的なヒルベルト空間を構成し,シュレディンガー方程式を数値的に解くことでどのように熱化が起こるか調べる.我々は,強結合から弱結合にクエンチした場合に,系は熱化しその熱平衡状態への緩和時間が平衡状態の温度をTとした時に,2π/Tと推定できることがわかった.また,SU(2) Yang-Mills理論のスクランブリングについても議論する.
言語 日本語
場所 オンライン

理論物理学コロキウム(宇宙)

日時 2021年6月1日(火)16:30〜18:00
講師 杉山 尚徳 氏 (国立天文台)
題目 「時間巻き戻し銀河バイスペクトルを用いた原始非ガウス性の検証」
概要 もしもインフレーション理論の観測的証拠を見つけたなら、その発見者の名前は歴史に残ることになるでしょう。原始重力波と並び、インフレーション理論を観測的に検証するための最も重要な指標は原始非ガウス性(Primordial Non-Gaussianity: PNG)です。PNGは、通常宇宙揺らぎの3点統計を用いて測定されますが、CMB実験が宇宙分散限界に近づいていることから、近年では銀河クラスタリングを用いてPNGを制限することに関心が集まっています。しかし、銀河のバイスペクトルのエラーは、重力非線形性による高次の統計量からなる非ガウスエラーが支配的であり、銀河バイスペクトラムがPNGの有望なプローブとなるかどうかは必ずしも自明ではありません。本研究では、非線形銀河密度場から線形密度場を再構成するという、いわば“時間の巻き戻し”ともいえる手法を用いて、銀河バイスペクトラムの非ガウスエラーを抑制する研究を行いました。具体的には、4000回の独立したN-bodyシミュレーションを用いて、大規模な銀河サイズのダークマターハローを再構成することで、バイスペクトルの共分散を推定しました。その結果、大規模なスケールでは、再構成されたハローのバイスペクトルの共分散は、ガウス型の予測に近づくことがわかりました。また、フィッシャー解析を行い、銀河のバイスペクトルによるPNGの制限を予測したところ、再構成後のバイスペクトルは再構成前のバイスペクトルに比べてPNGの制限を3倍近くに改善できることがわかりました。以上のことから、銀河バイスペクトルの再構成は、例えば日本が主導するすみれプロジェクトのような今後の銀河サーベイにおいて、PNGシグナルを制限するために重要な役割を果たすこととなると期待されます。
言語 日本語
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理論物理学コロキウム(素粒子)

日時 2021年5月25日(火)16:30〜18:00
講師 山田 憲和 氏 (KEK)
題目 「N=2 is large」
概要 We study the θ dependence of the free energy density of the four-dimensional SU(2) Yang-Mills theory at zero and high temperatures with lattice numerical simulations. The subvolume method to create a θ≠0 domain in the lattice configurations enables us to successfully calculate the energy density up to θ〜3π/2. At high temperatures we obtain results predicted by the instanton computations. By contrast at zero temperature we find that the theory exhibits spontaneous CP breaking at θ=π in accordance with the large N prediction. We therefore conclude that the SU(2) Yang-Mills theory is in the large N class. The surface tension of the θ≠0 domain turns out to be negative at T=0.
言語 日本語
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理論物理学コロキウム(宇宙)

日時 2021年5月18日(火)16:30〜18:00
講師 中村 康二 氏 (国立天文台)
題目 「Proposal of a gauge-invariant treatment of l=0,1-mode perturbations on the Schwarzschild background spacetime」
概要 We have been developing a gauge-invariant perturbation theory on a generic background spacetime from 2003. In 2013, we proposed “zero-mode problem” for linear metric perturbations as the essential problem in this formulation. In the perturbation theory on the Schwarzschild background spacetime, l=0,1 modes of perturbations correspond to the above “zero-mode” and the gauge-invariant treatments of these modes is a famous non-trivial problem in perturbation theories on the Schwarzschild background spacetime. In this talk, we propose a gauge-invariant treatment of the l=0,1-modeperturbations on the Schwarzschild background spacetime. Through this gauge-invariant treatment, we derive the solutions to the linearized Einstein equation for these modes witha generic matter field. In the vacuum case, these solutions include the Kerr parameter perturbations in the l=1 odd modes and the additional mass parameter perturbations of the Schwarzschild mass in the l=0$ even modes.Then, the linearized version of Birkhoff’s theorem is confirmed in a gauge-invariant manner. In this sense, our proposal is reasonable. In addition, formal solutions of the any-order mass, angular-momentum, dipole perturbations on the same background spacetime are derived alongthis proposal. This talk is based on our recent works [K. Nakamura, arXiv:210200830v2[gr-qc]; K. Nakamura, arXiv:2102.10650 [gr-qc]].
言語 日本語
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理論物理学コロキウム(素粒子)

日時 2021年5月11日(火)16:30〜18:00
講師 魏 子夏 氏(京大基研)
題目 「Entanglement Entropy in a Holographic Moving Mirror and the Page Curve」
概要 Recently, Page curve is extensively discussed in many physical systems including AdS/CFT. A resolution of the information paradox is provided in this context where gravity coupled to a heat bath is considered. In our work, we take an alternative approach. We first consider some dynamics which give Page curve in CFTs (without gravity) and discuss its relationship with holography. This is achieved by considering CFTs defined on a spacetime with a moving mirror. Spacetime with a moving mirror has long been considered as a toy model which mimics a black hole. We study entanglement entropy in two-dimensional conformal field theories with a moving mirror. For a setup modeling Hawking radiation, we obtain a linear growth of entanglement entropy and show that this can be interpreted as the production of entangled pairs. For another setup which mimics black hole formation and evaporation, we find the evolution follows the ideal Page curve. We will then construct the gravity duals of moving mirror setups via holography and discuss its relations to Islands.
言語 日本語
場所 オンライン

理論物理学コロキウム(宇宙)

日時 2021年4月27日(火)16:30〜18:00
講師 村井 開 氏(東京大学 宇宙線研究所)
題目 「Detection of isotropic cosmic birefringence and its implications for axion-like particles including dark energy」
概要 最近、Planck データの解析により宇宙マイクロ波背景放射の等方な偏光回転(cosmic birefringence)が報告された。 本講演では、axion-like particle との相互作用を通じて光子の偏極が回転する場合に注目し、 特に暗黒エネルギーやハッブル定数問題に関連して、観測された偏光回転からどのような示唆が得られるかを議論する。
言語 日本語
場所 オンライン

理論物理学コロキウム(素粒子)

日時 2021年4月20日(火)16:30〜18:00
講師 長崎 晃一 氏 (東邦大学)
題目 「Complexity growth for topological black holes by holographic method」
概要 ブラックホールの物理において近年盛んな研究対象となっている“complexity”について最近の研究成果を発表する。 特にCA(Complexity-Action)予想はこのcomplexityが時空のある領域で計算される重力作用に等しいと主張する。 この予想に基づき、球面、トーラス、双極面などの構造を持ったブラックホール時空における弦の振る舞いからcomplexityの謎について解析する手段を提案する。
言語 日本語
場所 オンライン

理論物理学コロキウム(宇宙)

日時 2021年4月13日(火)16:30〜18:00
講師 大宮 英俊 氏(京都大学)
題目 「くりこみ群による自己相互作用するアクシオン雲の解析」
概要 近年,回転するブラックホール周りの軽いスカラー粒子(典型的にはアクシオン)の雲とそこからの重力波放射が,アクシオン検出の文脈で興味を集めている. アクシオン雲の時間発展は基本的に超放射不安定性により記述されるが,アクシオンの自己相互作用や他の粒子との結合を考えることで様々な現象を引き起こす. その中でもアクシオンの自己相互作用による爆発的な重力波放射現象(ボーズノヴァ)は特に興味深いが,その詳細は依然として不明なままである. この話では,くりこみ群の手法を援用して,自己相互作用の効果を取り入れた雲の進化について議論する. 特に,従来の期待通り爆発的な重力波放射を引き起こすことが期待されることを示す
言語 日本語
場所 立教大学池袋キャンパス4号館4階 4404 教室


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