太田信義

理学専攻
物理学分野
素粒子論・重力理論研究室
教授
Particle Physics and Gravity Theory Lab. Prof.
キーワード
超対称性理論、超弦理論、量子重力理論、インフ
レーション宇宙、ブラックホール: supersymmetric
theories, superstring theories, quantum gravity, inflation,
black hole
研究内容
[1] 超弦理論の予言と検証
物質の相互作用は、強い相互作用、電磁相互作用、
弱い相互作用、重力相互作用の 4 種類である。この
うち最初の 3 つは、相対論と量子力学と矛盾なく定
式化できているが、最後の重力相互作用だけは量子
論的な定式化ができていない。これを矛盾なく行う
ことは、現在の理論物理学の最大の課題である。そ
の最有力候補である超弦理論は、まだ十分な理解が
できておらず、理論的にすっきりした形に定式化す
るとともに、実験的な検証をすることが大変重要で
ある。そのためには、重力の量子論的効果が顕著に
表れると考えられる、宇宙初期のビッグバン特異点
や、ブラックホールの量子論を超弦理論を用いて解
析する必要がある。また超弦理論を離れて繰り込み
可能な高階重力理論の探求も探求を開始した。当研
究室では、主にこのような視点から種々の角度より
研究を行っている。以下ではさらに詳しく主な項目
について述べる。
・ 超弦理論の有効理論である超重力理論には、ディ
ラトン場と高階微分項が入っている。
この理論に
おけるブラックホール解やインフレーション解
を求め、それまでの常識を覆し重力理論・宇宙論
分野に一石を投じた。
・ 重力のアインシュタイン理論を熱力学的有効理
論と考えることができるという理論を提唱し、そ
の検証を行った。
量子重力理論の新たな定式化に
つながるかもしれない。
・ 宇宙のダークエネルギーを素粒子の標準理論の
枠内で説明する理論を提唱した。
新しい物質や結
合定数を導入すること無く、
現在の加速宇宙膨張
を説明できる優れた模型であると考えられる。
[2] 重力の量子論
・ 3 次元および 4 次元に高階微分項を付け加えた重
力理論は、量子重力理論として意味のある
asymptotic safety という性質を持つことを発見し
た。
・ スカラー曲率 R の任意関数 f(R)を作用とする理
論に対して、漸近的安全性が成り立つかどうかを
決めるマスター方程式を導出し、
量子重力理論と
して意味のある理論が得られることを発見した。
・ 背景時空によらない量子重力理論の定式化に道
筋をつけた。
図は 5 つの超弦理論が１つの M 論に統一される様
太田信義
Nobuyoshi Ohta
子を示したものである。
最近の業績
[1] 太田信義：基礎物理学-、丸善パリティ物理教科書シリー
ズ（2011 年 5 月）
[2] 太田信義：ゲージ理論の諸問題、数理物理 私の研究、
丸善出版（2012 年 7 月）
[3] N. Ohta, ``Dark Energy and QCD Ghost,'' Phys. Lett. B 695
(2011) 41.
[4] K. Muneyuki and N. Ohta, ``Unitarity versus
Renormalizability of Higher Derivative Gravity in 3D,'' Phys.
Rev. D 85 (2012) 101501.
[5] N. Ohta, ``Beta Function and Asymptotic Safety in
Three-dimensional Higher Derivative Gravity,'' Class. Quant.
Grav. 29 (2012) 205012.
[6] N. Ohta and T. Torii, ``Charged Black Holes in String Theory
with Gauss-Bonnet Correction in Various Dimensions,'' Phys.
Rev. D 86 (2012) 104016.
[7] N. Ohta and R. Percacci, ``Higher Derivative Gravity and
Asymptotic Safety in Diverse Dimensions,'' Class. Quant. Grav.
31 (2014) 015024.
[8] T. Kugo and N. Ohta, ``Covariant Approach to the No-ghost
Theorem in Massive Gravity,'' PTEP 2014 (2014) 4, 043B04.
[9] K. Maeda and N. Ohta, ``Cosmic acceleration with a negative
cosmological constant in higher dimensions,'' JHEP 1406 (2014)
095.
[10] N. Ohta and R. Percacci, ``Ultraviolet Fixed Points in
Conformal Gravity and General Quadratic Theories,'' Class.
Quant. Grav. 33 (2016) 035001.
[11] N. Ohta, R. Percacci and G. P. Vacca, ``Flow equation for
f(R) gravity and some of its exact solutions,'' Phys. Rev. D 92
(2015) 061501.
[12] N. Ohta, R. Percacci and G. P. Vacca, ``Renormalization
Group Equation and scaling solutions for f(R) gravity in
exponential parametrization,'' Eur. Phys. J. C 76 (2016) no.2, 46.
[13] N. Ohta, R. Percacci and A. D. Pereira, ``Gauges and
functional measures in quantum gravity I: Einstein theory,'' JHEP
1606 (2016) 115.
[14] K. Falls and N. Ohta, ``Renormalization Group Equation for
f(R) gravity on hyperbolic spaces,'' Phys. Rev. D 94 (2016)
084005
[15] N. Ohta, ``Background Scale Independence in Quantum
Gravity,'' arXiv:1701.01506 [hep-th], PTEP 2017 in press.
■ 科学研究費補助金：基盤研究(C) （平成 24－27 年度）
■ 科学研究費補助金：基盤研究(C) （平成 28－31 年度）
■ 京都産業大学益川塾学外指導教授