セミナー等は通常理学研究科５号館 501号室にて行なわれます。
Seminars are held at Room 501 in Faculty of Science Bldg. No.5, usually in Japanese.

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Oct. 1 (Wed) 15:30-17:00

"M2ブレーン由来の3次元理論たちと量子曲線"

ABJM理論をはじめとした、M2ブレーン上に現れる3次元理論の族がある。この分配関数などを計算するために、量子曲線が導入された。量子曲線はさらに、3次元理論たちとほかの様々な理論を関係づけるための重要な役割を果たすなど、より本質的なオブジェクトであることもわかってきた。しかし、量子曲線の手法は3次元理論のうち一部にしか使えないという不満があった。本研究では、IIB型超弦理論のブレーン配位と量子曲線とを関係づけることによって、広い範囲の3次元理論たちが量子曲線で特徴づけられることを明らかにした。さらにブレーン配位はnon-Lagrangian理論を含むことから、この戦略の帰結として、量子曲線がnon-Lagraingian理論に対する計算能力をも与えることをみる。最後に、本結果の応用として、ホログラフィーにおける量子曲線の役割を調べる研究を現在行っているので、これについて軽く述べる予定である。

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Oct. 8 (Wed) 15:30-17:00

"Fortuity and Supergravity"

BPS states in holographic CFTs naturally split into those describing black holes in the bulk and those that do not, with black hole states only existing above a certain energy threshold. In the context of the AdS_3/CFT_2 duality this can be seen from the agreement of the CFT and supergraviton supersymmetric indices up to a certain central charge-scaling conformal dimension. However, there also exist additional smooth horizonless bulk configurations called singletons that have not been previously accounted for when distinguishing black hole states from non-black hole states. These singletons describe bulk degrees of freedom that are non-trivial on the AdS3 boundary. From a detailed analysis of BPS states in the D1-D5 system we identify singleton states inp Sym^N(T^4) and Sym^N(K3) and explicitly incorporate them into a generalised supergraviton index for low levels for the case of N=2, leading to an enhanced matching with the CFT index in the case of T^4. Singleton states are monotone and, under the assumption that together with supergraviton states they span the monotone Hilbert space, the generalised supergraviton index represents the full monotone index. This allows us to define fortuitous indices for these theories and for Sym^2(K3) we construct the first explicit fortuitous states.

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Oct. 22 (Wed) 15:30-17:00

"波束散乱の理論的展開: 極のずれから時間境界効果へ（Theoretical Development of Wave-Packet Scattering: From Pole Shifts to Time-Boundary Effects）" PDF

よく知られているように、平面波のS行列の定義は破綻しており、ニュートリノ振動もまた厳密な平面波では起こらない。粒子が有限の波束として生成・伝播・検出されること、その有限性こそが干渉と遷移を生む本質である。本セミナーでは、この波束という最も基本的な要請を出発点に、有限時間・有限サイズの散乱過程を理論的に再構築する。前半では、ガウス波束でスカラー対の s-チャネル散乱を解析し、伝播子の極と幅が波束パラメータに応じて系統的に変位することを示す。この「極のずれ」は平面波極限では見えない有限時間の痕跡を伝えるものである。後半では、散乱振幅の中から時間境界項が自動的に現れることの明示的な証明を紹介し、その構造が複素経路積分の Stokes 現象として理解できることを示す。以上により、共鳴領域では極のずれが、オフ共鳴では時間境界効果が支配的になることが明らかになる。有限時間散乱の理論は、平面波の対称性の背後に隠れていた物理を浮かび上がらせる。波束で描き直すとき、散乱はもはや静的な確率の記号ではなく、生成と崩壊の時間的連鎖として動的な相を帯びてくる。

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Oct. 29 (Wed) 15:30-17:00

"Non-perturbative Confirmation of the Wilson-Fisher Fixed Point via Gradient Flow in 3D O(N) Sigma Model" PDF

本研究では、3次元 O(N) シグマ模型において、勾配流法（gradient flow; GF）を用いたくりこみ群（RG）フローの格子シミュレーションを行い、Wilson-Fisher (WF)固定点の存在を非摂動的に確認する。まず、large N極限下における固定点近傍のスケーリング解析をGFに基づいて提示し、フロー時間によって発展する演算子の期待値空間上でrunning couplingのパラメータ空間を再現できる枠組みを構築した。その後、有限Nの場合について格子数値シミュレーションを実施し、GFに沿ったRGフローを可視化することで、WF固定点の非摂動的実在を裏付けた。また、本手法はゲージ理論へ応用可能な、ゲージ不変性を保持した非摂動的RGフローの一例として今後の展望も示している。

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Nov. 5 (Wed) 15:30-17:00

"Essential renormalization group equation for gravity coupled to a scalar field" PDF

本講演では、アインシュタイン重力にスカラー場を結合した系に対し、Essential Renormalization Group Equationを用いて解析した結果を報告する。一般相対性理論に基づく重力の量子論は、摂動論的には非くりこみ可能であることが知られているが、純粋なアインシュタイン理論に限っては1ループでくりこみ可能となる。摂動計算では、裸の作用に含まれない曲率二次項が発散項として現れるため一見くりこみ不可能に見えるが、背景場の運動方程式を用いることでそれらの演算子を消去できる。このような演算子は“inessential”な演算子と呼ばれる。しかし、2ループ以上、あるいはスカラー場と結合した重力理論の1ループ計算では、運動方程式を課しても消去できない演算子が生成され、摂動論的には非くりこみ可能となる。重力理論を非摂動的に定式化する試みとして、漸近的に安全な量子重力理論が提案されており、系のくりこみ群方程式における紫外固定点の存在が鍵となる。これらは主に汎関数くりこみ群（FRG）の枠組みで解析されている。通常のFRG方程式では inessential な演算子も含めて解析するが、場の再定義を行い運動方程式を課すことでそれらを除去し、“essential”な結合定数のみに対するくりこみ群方程式を定義することができる。これがEssential Renormalization Group Equationである。本研究では、この手法をスカラー・重力理論に適用し、漸近的安全性の観点から系の非摂動的くりこみ可能性について議論する。

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Nov. 12 (Wed) 15:30-17:00

"Quantum-to-classical transition of gravity"

The quantum nature of gravity remains an open question in fundamental physics, lacking experimental verification. Gravitational waves (GWs) provide a potential avenue for detecting gravitons, the hypothetical quantum carriers of gravity. However, by analogy with quantum optics, distinguishing gravitons from classical GWs requires the preservation of quantum coherence, which may be lost due to interactions with the cosmic environment causing decoherence. We investigate whether GWs retain their quantum information by deriving the reduced density matrix and evaluating decoherence functional, providing a fundamental limit for directly probing the quantum nature of gravity and inflation mechanism. In this talk, I will present quantum-to-classical transition of gravity.

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Nov. 19 (Wed) 15:30-17:00

"Tensor renormalization group study of (1+1)-dimensional U(1) gauge-Higgs model at θ=π with Lüscher's admissibility condition" PDF

Lüscherのadmissibility条件は、格子理論からゲージ理論のトポロジカルな性質を解析する上で重要な役割を果たす。しかし、従来のMonte Carlo（MC）法ではいわゆるtopology freezingの問題が避けられず、そのため主にトポロジーを固定した数値計算が行われてきた。本研究では、テンソル繰り込み群（TRG）法を応用することで、すべてのトポロジカルセクターを包含した経路積分の直接計算が可能になることを示す。具体的には、θ項を含む(1+1)次元のU(1)ゲージ・Higgs模型に着目し、θ=πにおける相転移を解析する。TRG法によって、従来のMC法で問題となっていたtopology freezingとθ項に起因する複素作用問題を同時に克服できることを、具体的な数値計算を通じて明らかにする。本発表は、arXiv:2407.10409, 2501.15352に基づく。

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Dec. 3 (Wed) 15:30-17:00

"Worldsheet CFT2 and Celestial CFT2: An AdS3/CFT2 perspective"

Celestial conformal field theory in d dimensions is the putative dual of quantum gravity in asymptotically flat (d+2) dimensional space-time. In this talk, I will give an argument that a class of d-dimensional Celestial CFT can be engineered via AdS-CFT correspondence. The argument is based on the observation that zooming in near the boundary of (d+1) dimensional (Euclidean) AdS, the conformal isometry group of EAdS (SO(d + 2, 1)), contracts to the Poincaré group ISO(d + 1, 1). This suggests that the near-boundary scaling limit of a (d+1) dimensional theory of conformal gravity on EAdS should be dual to a boundary d-dimensional CFT with ISO(d + 1, 1) symmetry. This dual CFT, since the symmetries match, is an example of d-dimensional Celestial CFT. Similarly, for a (d+1) dimensional non-conformal theory of gravity on EAdS, the near-boundary scaling limit of such a theory is dual to a (boundary) Celestial CFT with only (SO(d+1, 1)) Lorentz invariance. Among other things, I will discuss the near-boundary scaling limit of the bosonic string theory on 3d Euclidean AdS. The EAdS part of the worldsheet theory in this limit describes a “long string” which wraps the (Euclidean) AdS boundary. We argue that the 2d space-time CFT describing the radial fluctuations of a long string is a Liouville CFT. According to our proposal, the dual CFT describing the long string sector is an example of a Celestial CFT with only (SO(3, 1)) Lorentz invariance.

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[基研合同セミナー]

Dec. 19 (Fri) 15:00- 京都大学基礎物理学研究所 研究棟・会議室 K206 & [Zoom]

"Dark matter detection using quantum sensors"

詳しくは基研のホームページをご覧ください

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Dec. 24 (Wed) 15:30-17:00

"Decoherence by black holes via holography"

本講演では、重力双対をもつ量子場理論におけるデコヒーレンス効果について検討する。最近、Danielson, Satishchandran, Wald (DSW) は思考実験を通して、ブラックホール近傍に配置された系に新たなデコヒーレンスが生じることを指摘した。本研究では、Lifshitz時空を双対にもつ有限温度の量子臨界理論と結合したmoving mirror模型において、同様の効果が現れることを示す。有限温度の効果はLifshitzブラックホールの存在に対応し、DSWの場合と同様に一定のデコヒーレンス率が現れることを確認する。さらに、ホログラフィックに構成されたEPR対の一方の粒子におけるデコヒーレンスも考察する。この場合において、エンタングルメントが他方の粒子のデコヒーレンスを抑制するかを決定する上で、因果性が果たす役割について議論する。

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Jan. 7 (Wed) 15:30-17:00

"Composite defect QFTs and their physical relevance"

Composite defect Quantum Field Theory represents a new regime where analytical tools are still at hand, though spacetime symmetries are further broken by introducing a sub-defect inside a conventional defect system. We have constructed explicitly such a composite defect model in terms of d=3-ε vector O(N) models via localized interactions. This model allows for unitary Wilson-Fisher fixed points and is shown perturbatively to satisfy a weak C-theorem for the subdefect along the localized RG flows. Through further studies, this model is found to be identical to a two-dimensional long-range Ising model with a pining type interface. Such a pining interface appears to be non-factorizing in the IR limit, as opposed to what the factorizing conjecture suggests.

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本セミナーは科学研究費補助金学術変革領域研究A「学習物理の創成」からの助成を受けています。
These seminars are supported by「Foundation of "Machine Learning Physics"」.

[基研合同セミナー]

Apr. 18 (Fri) 15:00- 湯川記念館 パナソニック国際交流ホール &【Zoom】

"QED"

詳細は基研のホームページをご覧ください

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Apr. 23 (Wed) 15:30-

"de Sitter時空におけるブラックホールの第一法則と宇宙検閲官仮説の検証" PDF

漸近的平坦なブラックホール時空においては、一般座標変換不変性に基づく保存量の議論により第一法則が導かれることが"covariant phase space formalism"として知られている。また、ブラックホールに物質を投げ入れる思考実験に対してこの議論を応用することで、宇宙検閲官仮説は破れないということが示されている。この手法はSorce-Wald形式と呼ばれ、投入するエネルギーやチャージのバックリアクションを含めて評価できることが特徴である。 本セミナーでは、漸近的平坦時空でのこれらの先行研究を紹介し、この拡張としてde Sitter時空におけるブラックホールの第一法則を導出した研究https://arxiv.org/abs/2411.19535について発表する。また、この論文では、de Sitter時空中の荷電ブラックホールについて宇宙検閲官仮説を検証している。

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Apr. 30 (Wed) 15:30-

"ヘテロティック弦理論におけるブラックブレーン解" PDF

コンシステントな量子重力理論では可能なチャージに対してそのチャージを持つような物体が存在しなければならないと古くから信じられてきた。近年、コボルディズム予想が提唱され、より一般的なチャージに対してもそのチャージを持つような物体の存在が予言できるようになった。さらにこの予想に基づき、ホモトピー群によって分類されるチャージを持つ non-supersymmetric heterotic branes と呼ばれる新たなタイプのブレーンが提案された。我々はこれらブレーンの具体的な描像の一つを与えるために、これらをブラックブレーン解として実現した。本公演では構成した extremal と non-extremal なブラックブレーン解を紹介する。

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May 7 (Wed) 15:30-

"Bridging two semiclassical confinement mechanisms: monopole and center vortex" PDF

伝統的なクォーク閉じ込めの理解として，monopoleによるものとcenter vortexによるものがある．近年，それぞれのシナリオを実現する，半古典的に閉じ込め真空を記述する2つの方法が発展してきた．具体的には，S^1コンパクト化された設定におけるmonopole dilute gasによる閉じ込め真空の記述と，T^2コンパクト化された設定におけるcenter-vortex dilute gasによる閉じ込め真空の記述が知られている．この講演では，その2つのセットアップをつなぎ，半古典的に取り扱える領域においてmonopoleとcenter vortexの関係を明らかにする．この結果は，以前から期待されてきたmonopoleとcenter vortexの関係を説明する．また，時間に余裕があれば，N=1 super-Yang-Mills theoryの半古典的方法への応用についても議論したい．

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May 14 (Wed) 15:30-

"有限温度Large-Nゲージ理論におけるスケーリング則と虚の化学ポテンシャルへの応用" PDF

Large-Nゲージ理論は, S1コンパクト化空間を含む空間上である種のスケーリング則を非摂動的に満たすことを示す. このスケーリング則は, S1をユークリッド時間とする有限温度系で特に有用で, 有限温度における物理量に強い制限を与えることが出来る. またこのスケーリング則は, 虚の化学ポテンシャル(虚の角速度や虚のR電荷化学ポテンシャル)を持った系の相構造を解析する際に強力である. 本講演では虚の化学ポテンシャルの物理的な意義をレビューし, ゲージ理論やholographyにおける応用を紹介する.

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May 21 (Wed) 15:30-

"Gravitational EFT for dissipative open systems" PDF

本発表では、動的重力に結合した散逸性開放系に対する有効場理論（EFT）の構築について、散逸流体力学のEFT（HydroEFT） に関する進展を踏まえて詳述する。我々の構築は、Schwinger-Keldysh形式とその対称性、さらには微視的ユニタリティに基づく。 重力理論の重要な性質は、重力がすべての自由度に普遍的に結合することである。そのため、EFTは散逸系からエネルギーが流出する環境のエネルギー運動量テンソルを考慮に入れる必要がある。この効果を取り入れるために、環境をHydroEFTに基づいてモデル化し、環境セクターの微分展開の有効性を仮定する。例として、我々のEFTのレシピを重力に結合した散逸性スカラー場に適用し、例えば散逸的インフレーションへの応用が可能であることを示す。特に、環境セクターのゆらぎがスカラー場のダイナミクスに与える影響を定量化する。 また、同じ枠組みを散逸重力理論にも適用し、散逸重力波やブラックホール熱力学の一般化された第二法則についても議論する。

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(通常とは時間が異なりますので、ご注意ください)

May 28 (Wed) 13:30-

"格子ゲージ理論と混合状態の物質相"

混合状態における大域対称性は strong symmetry と weak symmetry の2種類に大別される。近年の研究において、これらの対称性に基づいた物質相、たとえば対称性が自発的に破れた相やトポロジカル相などに関心が集まっている。本研究（https://arxiv.org/abs/2411.04360）では、格子ゲージ理論の状態から出発して strong symmetry が自発的に破れた相の混合状態を系統的に構成できることを示した。この構成で得られる混合状態での秩序変数の期待値は、もとのゲージ理論でのふるまいから直接得られる。応用として、混合状態特有の臨界相の密度行列をいくつかの具体例に対して明示的に与えた。 本セミナーではまず、strong/weak symmetry の定義とその破れ、および格子ゲージ理論についてのレビューを行う。つぎに本研究の主要な結果について紹介し、適当な条件のもとでの格子ゲージ理論の状態はつねに strong symmetry が自発的に破れた混合状態の純粋化状態だと解釈できることについて説明する。さらに時間の許すかぎり具体例についての解説を行う

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[基研合同セミナー]

Jun. 6 (Fri) 15:00- 京都大学基礎物理学研究所 研究棟・会議室 K206 &【Zoom】

"Generalized symmetry from Type IIB theory"

詳しくは基研のホームページをご覧ください

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Jun. 11 (Wed) 15:30-

"Selection rules of topological solitons from non-invertible symmetries in axion electrodynamics" PDF

本講演ではアクシオン電磁気学における非可逆対称性とトポロジカル・ソリトンの選択則について議論する。まず、アクシオンもしくは光子が質量を持つ系の低エネルギー極限に存在しうるソリトンであるアクシオン・ドメインウォールもしくは磁束渦がそれぞれ0次もしくは1次非可逆対称性の生成子とみなせることを示す。これらの生成子による磁気単極子やアクシオン渦への非可逆対称性変換から、磁気単極子などがある元でのトポロジカル・ソリトンの可能な配位に対する選択則を議論する。特にアクシオン渦と磁束渦がリンクした配位に選択則が存在することを示す。また、既知のアクシオン・ドメインウォール問題に対する磁気単極子による解法が、非可逆対称性に基づいて理解できることを確認する。

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Jun. 25 (Wed) 15:30-

"平坦ホログラフィーにおける局所励起状態の構成とAdS3/CFT2, dS3/CFT2からの平坦極限"

AdS/CFT対応では, 境界のCFTの状態からバルクを再構築する手法が盛んに議論されてきた. 特にバルクの励起状態を再現する2種類の等価な手法として, HKLL①構成と石橋状態②から出発する構成法がある. 本講演(https://arxiv.org/abs/2505.20084)では, 後者の手法を平坦時空のホログラフィーの一種であるFlat/CCFT (CCFT: Carrollian CFT)に拡張し, 境界CCFTの状態からバルクに局在するスカラー励起の再構築を議論する. 通常の2次元CFTを記述するVirasoro代数と同様, CCFTを記述するBMS代数にも表現の選び方が複数あるが, 物理的に正しいバルクGreen関数を再現する表現を特定することが重要である. この表現がFlat/CCFTを(A)dS/CFTの平坦極限として捉えた際に自然と理解されることを述べる. 時間に余裕があれば, dS/CFTのnon-unitary性との関連も議論したい.

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Jul. 2 (Wed) 15:30-

"Axion Inflationにおける再加熱機構"

本公演では「arXiv:2503.0122」を基に、Axion Inflation後の再加熱機構について議論する。現代の標準宇宙論では、Inflation後の宇宙をBig Bang宇宙に繋げるためInflatonを放射に崩壊させる再加熱機構が不可欠である。近年のCMBやLSSの観測はInflationのシナリオを強く支持しているが、理論的には再加熱機構を起こすために相互作用をInflatonに与えると、それに起因する量子補正がInflatonのポテンシャルに影響を与えることでスローロール条件を壊す可能性がある。したがって、観測と整合的で、量子補正の問題を回避できるInflationのモデルを構築することが重要である。 このような背景からAxion-like Particle (ALP)がInflatonとしてChern-Simons結合を通じてゲージ場と結合しているモデルが注目されている。この相互作用はAxionのシフト対称性を持つため、Axionのポテンシャルは量子補正の影響を受けず、平坦性が維持される。この特性によってスローロールを保ちつつその後の再加熱機構を自然に組み込むことが可能である。また、このモデルではinstabilityに起因した特徴的な観測(カイラル磁場など)の予言を持つ。これらの現象は観測的に興味深いが、その正確な予言は再加熱の終わりまで考慮に入れないと正しく評価できない。 しかしながらこのモデルの再加熱は、通常のInflaton自身の寿命による崩壊を通じた摂動的な再加熱ではなく、preheatingやwarm inflationといった摂動的な再加熱を伴わない再加熱で終わる可能性が指摘されている。したがって、このモデルの予言を正しく行うために、再加熱がどのように完遂するかを調べることは重要である。本公演ではALPがChern-Simons結合を通じて非可換ゲージ場と結合している場合に、再加熱がどのような機構で完遂するのかを系統的に説明する。

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Jul. 9 (Wed) 15:30-

"Path to an exact WKB analysis of black hole quasinormal modes"

完全WKB解析を用いたブラックホール準固有振動の解析について論じる。完全WKB解析は２階常微分方程式の解の大域的挙動を近似無しで与える手法であり、特に固有値の満たすべき条件式を出す際に有用である。本講演ではこの手法を球対称なブラックホールの摂動方程式に適用した、我々の研究arXiv:2503.17245 [hep-th]を紹介する。また、一般相対論を超えた重力理論による補正の効果を取り入れた場合の、高減衰率をもつブラックホール準固有振動数の評価についても論じる。

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Jul. 16 (Wed) 15:30-

"AdS gravastar and bulk-cone singularities" PDF

共形場理論の相関関数の特異点から、双対な重力場の時空構造を調べることができる。近年、DodelsonらによってAdS Schwarzschild時空における二点相関関数のbulk-cone singularityが調べられ、photon sphereとの関係などが明らかにされた。本講演では、漸近AdS時空におけるgravastar解を構成し、これにおける二点相関関数を調べる。gravastarとは、photon sphereをもつが事象の地平面のない天体で、black hole擬似天体のモデルのひとつである。ここでは主にsmearingした相関関数の数値計算結果を紹介し、black holeの場合との違いなど、その意味を議論する。この話はarXiv:2502.11403に基づく。

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Jul. 23 (Wed) 15:30-

"1+1次元における境界散乱と非可逆的対称性"

散乱振幅は場の量子論において基本的な物理量である。特に可積分性という性質を持つ1+1次元場の量子論ではユニタリー条件、交差関係式、そしてYang-Baxter方程式を解くことにより散乱振幅を厳密に決定できることが古くから知られている。ところが近年Copetti, Cordova, Komatsuにより、非可逆的対称性が自発的に破れる場合、交差関係式は従来とは異なり、TQFTのダイナミクスの効果により修正を受けることが明らかになった。本講演では1+1次元の境界が存在する時空における散乱振幅を議論する。境界が存在する場合、バルクの散乱振幅に加えて境界S行列も定義され、これはGhoshalとZamolodchikovにより提唱された境界交差関係式と呼ばれる整合性条件を満たすことが知られていた。我々は1. バルクの非可逆的対称性が自発的に破れる 2. バルクの可積分性 3. 境界が非可逆的対称性のもとでweakly-symmetricである、という三つの仮定をすると、従来正しいと信じられていた境界交差関係式が修正を受けることを明らかにした。本講演の大きな目的はこの結果の背景と導出を解説することである。さらに、修正された境界交差関係式および非可逆的対称性によるWard-Takahashi恒等式を満たす境界散乱振幅の具体例についても触れたい。本講演は山口哲(大阪大)との共同研究に基づく。

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