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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Nov. 20 (Wed) 15:30-

"時間依存電場におけるSchwinger機構"

近年の実験技術の進歩によって、電子質量に迫る/凌駕するような非常に強い電磁場を実験室で実現することが可能になりつつある(例: 高強度レーザー、重イオン衝突)。こうした強い電磁場の下では、普通の環境下では絶対に起こりえないような興味深い物理現象が起こる、と理論的に予想されている。その最たる例がSchwinger機構であり、強い電磁場の下では元来安定なはずの真空は粒子生成を起こすことで壊れてしまう。本講演では、まずはSchwinger機構の基礎・研究状況に関する簡単なレビューを行う [1]。次に、最近の発展として、背景電磁場が時間依存するような状況におけるSchwinger機構について講演者の研究結果を中心に紹介する。特に、時間依存性による爆発的な粒子生成の増大(動的にアシストされたSchwinger機構)と、強い電磁場による真空構造の変化が引き起こす特異な粒子生成スペクトルと真空複屈折について議論する[2,3,4]。
[1] A. Fedotov, A. Ilderton, F. Karbstein, B. King, D. Seipt, H. Taya, and G. Torgrimsson, “Advances in QED with intense background fields”, Phys. Rep. 1010, 1 (2023) [arXiv:2203.00019]
[2] H. Taya and C. Ironside, “Kramers-Krönig approach to the electric permittivity of the vacuum in a strong constant electric field”, Phys. Rev. D 108, 096005 (2023) [arXiv:2308.11248]
[3] X.-G. Huang and H. Taya, “Spin-dependent dynamically assisted Schwinger mechanism”, Phys. Rev. D 100, 016013 (2019) [arXiv:1904.08200]
[4] H. Taya, “Franz-Keldysh effect in strong-field QED”, Phys. Rev. D 99, 056006 (2019) [arXiv:1812.03630]

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Nov. 27 (Wed) 15:30-

"Stochastic inflation and entropy bound in de Sitter spacetime"

We analyze the entropy behavior of the de Sitter spacetime during the inflationary phase. A cosmological horizon in de Sitter spacetime that constrains the causally accessible region of an observer exhibits thermal properties analogous to the event horizon of a black hole. According to the principles of holography, the entropy within a causally connected region for an observer is limited by its boundary. This entropy bound is violated during the late inflation stage. To address the issue of entropy bound violations from a quantum information perspective, we adopted a stochastic approach to cosmic inflation. We consider Shannon entropy of the probability distribution of the inflaton field, which shows the same behavior as the entanglement entropy of a Hubble-size region in stochastic inflation. Adopting the volume-weighted probability distribution for the inflaton field, we show a meaningful entropy behavior in the de Sitter spacetime.

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Dec. 18 (Wed) 15:30-

"Quantum focusing conjecture in two-dimensional evaporating black holes"

一般相対論において収束定理は重力の基礎的な性質を理解する鍵となる。しかし量子効果を含めると収束定理は一般に破れることが知られている。この問題を解決するために量子収束仮説(QFC)が提案された。蒸発するブラックホールにおいてはPage time以降、面積エントロピーと輻射のエンタングルメントエントロピーが減少するため、量子収束仮説が成り立つか明らかではない。この目的でisland形成を考慮した4次元動的ブラックホールにおいてQFCが成り立つことを証明した先行研究があるが、近似的なモデルであり量子効果を正確に取り込めていない。本講演ではある種の2次元重力理論においては蒸発する動的ブラックホールを解析的に構築することができることに着目し、2次元動的ブラックホール時空においてQFCが成り立つことを証明する。

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Dec. 25 (Wed) 15:30-

"非可逆対称性によるミニマル模型間の繰り込み群フローの制限"

場の理論を解析する上で対称性の果たす役割は大きく、従来の対称性の概念を拡張した一般化対称性の存在やその応用が盛んに議論されている。しかし、一般化対称性の一種である非可逆対称性については、他の対称性と比べてその応用が少ない。このセミナーでは、非可逆対称性に伴う繰り込み不変量に注目することで、ミニマル模型間の繰り込み群フロー$M(kq + I, q) + ¥phi_{1, 2k + 1} ¥to M(kq - I, q)$を提案する。これは既に知られていたミニマル模型の繰り込み群フローを含んだ一般化となっている。この内容は中山優氏との共同研究 arXiv:2407.21353に基づく。

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Jan. 8 (Wed) 15:30-

"Breakdown of hawking evaporation opens new mass window for primordial black holes as dark matter candidate"

TBA

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Jan. 22 (Wed) 15:30-

"テンソル繰り込み群のためのテンソルネットワークの構成手法と初期テンソル依存性"

近年、テンソルネットワークを用いた計算は、物理量を主に離散化した経路積分から計算するテンソル繰り込み群(TRG)や、物理状態を行列積状態(MPS)などで表現して最適化することで計算する密度行列繰り込み群(DMRG)、またそれらに対応するゲート方式による量子計算など、比較的広い興味を持たれている。 また、格子場の理論の研究としての文脈ではモンテカルロ法における符号問題を回避する一つの可能性としても研究が進んでいる。 このセミナーではテンソルを用いた計算手法を少し概観したのち、特にテンソル繰り込み群において最初に必要とされる物理量のテンソルネットワーク表現についての一般的な構成手法を紹介する。 非最近接相互作用を含むイジング模型やプラケット作用を持つZ2ゲージ理論など、離散系の分配関数がボルツマン因子で記述されているとき、巡回セールスマン問題の拡張であるシュタイナー木問題を解くことでテンソルネットワーク表現を構成することができる。 一方で構成される初期テンソルは一意ではなく、その依存性と改善手法についても議論する。 また、最終的に三次元や四次元における場の理論を計算するために必要とされる、高次元におけるテンソル繰り込み群の進展についても紹介する。 Reference: 2407.14226 、2307.14191

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Nov. 13 (Wed) 15:30-

"T双対不変量によるII型超重力理論の再構築について" PDF

超弦理論の真空は様々な双対性で結びついているが、なかでもT双対性は弦の運動量と巻き付きを入れ替える操作であり、II型超弦理論の構造を調べる際に重要な役割を果たしてきた。本講演ではII型超弦理論のＴ双対性についてレビューを行い、Ｔ双対不変量がゼロ質量場の組み合わせで構成できることを紹介する。さらに、フェルミオンの2次までの項をこれらのＴ双対不変量で再構築する。先行研究としてはDouble Field Theoryによる定式化があるが、今回の研究は超重力理論の枠組みで閉じた形式であり、Hassanによる研究を拡張したものになっている。 文献：arXiv:2311.04660

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Nov. 6 (Wed) 15:30-

"空間的重ね合わせにあるスピン粒子と結合する量子電磁場が起こすデコヒーレンス"

近年の量子技術や量子実験の発展に伴い、量子系がつくる重力の検証へ向けた研究が盛んに行われており、特に重力によって引き起こされる量子もつれ現象に注目が集まっている。S. Boseらは、シュテルンゲルラッハ効果を利用して2つのスピン粒子をそれぞれ空間的な重ね合わせ状態にすることで、粒子間の重力により量子もつれ現象を引き起こせることを示した。この量子もつれを検証する上で障害となるのは量子的な重ね合わせを喪失させるデコヒーレンスであり、その精密な理解や評価は必須である。本研究では、量子化された電磁場の存在下で、空間的に重ね合わされた電気的に中性のスピン1/2粒子のデコヒーレンスについて調べる。このデコヒーレンスはスピン-磁場結合によって引き起こされ、それは重ね合わせ軌道の各分岐に沿った2点相関関数に起因する局所デコヒーレンスと、重ね合わせ軌道間の相関関数に起因する非局所デコヒーレンスの2つに分類できる。これらの効果はスピンに対する位相減衰と振幅減衰に関連している。また量子場が熱的に準備されている場合に、デコヒーレンスは場の温度とともに単調に増加することを示し、デコヒーレンスの度合を定量的に評価する。

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Oct. 30 (Wed) 15:30-

"Towards tensor renormalization group study of lattice QCD" PDF

The tensor renormalization group (TRG) is a powerful tool for studying lattice field theories and quantum many-body systems, particularly because it is free from the sign problem. However, applying the TRG method to lattice QCD requires overcoming challenges associated with the large local Hilbert space due to multiple flavors of fermions and the internal symmetry from the gauge sector. In this talk, I will discuss recent developments in addressing these two challenges. The first is a proposal for incorporating multiple fermion flavors in 2D Abelian gauge theory using the Grassmann tensor network. The second is a proposal for a reduced tensor network formulation for non-Abelian pure gauge theories in arbitrary dimensions, inspired by the concept of the ‘armillary sphere.’

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Oct. 23 (Wed) 15:30-

"Quantisation of type IIB superstring theory and the matrix model"

超弦理論の非摂動的定式化としてIKKT行列模型が提唱されているが、この理論は0次元上の理論であるがゆえに、経路積分の定義に不定性を有している。この問題に答えを与えるべく、摂動的弦理論の経路積分を議論する。本講演では特に、摂動的弦理論の作用として知られている南部-後藤型、Polyakov型、そしてSchild型の3種類の作用で定義される経路積分の間の等価性と、それらMinkowski型理論とEuclid型理論の経路積分の間の等価性を示す。この議論をもとにして、摂動的弦理論の行列正則化によって得られる行列模型の経路積分について議論する。

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Oct. 16 (Wed) 15:30-

"Knotted cosmic strings in early universe" PDF

Cosmic strings (or vortex strings) are topological defects arising when U(1) symmetry is spontaneously broken in quantum field theories. In three-dimensional relativistic systems, loops of cosmic strings are known to be unstable because of their trivial topological charges. In this talk, I will show that a new stable solution of classical EOMs exists in the form of a knot (or link) consisting of two kinds of cosmic string loops. The key mechanism is the Chern-Simons coupling between the "axion" and gauge field, which gives electric charges to the knot. I also discuss cosmological influence of BSM models.

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Sep. 17 (Tue) 15:00-

"Hadronic contributions to the muon g−2 in holographic QCD" PDF

I review the recent progress made in using holographic QCD to study hadronic contributions to the anomalous magnetic moment of the muon, in particular the hadronic light-by-light scattering contribution, where the short-distance constraints associated with the axial anomaly are notoriously difficult to satisfy in hadronic models. This requires the summation of an infinite tower of axial vector mesons, which is naturally present in holographic QCD models. In AdS/QCD models this indeed takes care of the longitudinal short-distance constraint due to Melnikov and Vainshtein. Numerically the results point to larger contributions from axial vector mesons than assumed previously, while the predicted contributions from pseudo-Goldstone bosons agree nicely with data-driven approaches.

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Jul. 31 (Wed) 15:30-

"Majoron-Driven Leptogenesis in Gauged U(1)_{Lμ-Lτ} Model" PDF

We propose a novel leptogenesis scenario in the gauged U(1)_{Lμ-Lτ} model. Achieving successful leptogenesis in the U(1)_{Lμ-Lτ} symmetric phase is challenging due to the absence of a CP phase, caused by restriction from the gauge symmetry. To overcome this issue, we introduce an additional global symmetry, U(1)_{B-L}, and a scalar field Φ responsible for breaking this symmetry. Through the kinetic misalignment mechanism, the majoron field associated with U(1)_{B-L} symmetry breaking has a kinetic motion in the early universe. Subsequently, time-dependent majoron field background induces the background CP phase dynamically, leading to successful leptogenesis in the U(1)_{Lμ-Lτ} symmetric phase. Furthermore, majoron itself serves as a dark matter candidate in this scenario. As one of the phenomenological applications, we consider the model that can also explain the muon g-2 anomaly.

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Jul. 24 (Wed) 15:30-

"高次対称性を持つブレーン場の有効理論" PDF

高次対称性を持った広がった物体に対する有効理論(Effective Brane Feld Theory)を提案する．これは，IqbalとMcGreevyによる1次元物体の有効理論のp次元物体への拡張に対応する．この理論の有用な点は，Landau理論を考えることで高次対称性の自発的破れを自然に記述できる点である．これにより，トポロジカル秩序を持つ相も通常の自発的対称性の破れと同様に扱うことができる．離散的高形式対称性を持つLandau理論において，対称性が破れていない相では，平均場解は面積則を示す一方で，対称性が破れた相では定数の振る舞いを示す．この低エネルギー理論はBF型トポロジカル場の理論となり，トポロジカル秩序を持った理論を記述する．同様に，高次対称性が連続対称性の場合には，自発的対称性の破れに伴う南部ゴールドストンボソンが現れ，その低エネルギーの有効理論は，高次形式マクスウェル理論で記述される．この理論の今後の拡張や発展の可能性についても議論する．

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Jul. 17 (Wed) 15:30-

"Black Hole Singularity and Timelike Entanglement"

We study timelike and conventional entanglement entropy as potential probes of black hole singularities via the AdS/CFT correspondence. Using an analytically tractable example, we find characteristic behavior of holographic timelike entanglement entropy when the geometry involves a curvature singularity. We also observe interesting phenomena that, in some particular setups, holographic timelike and conventional entanglement entropy are determined from multiple complex saddle points, which fall outside the assumptions of the Lewkowycz-Maldacena type argument. Based on 2406.10968.

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Jul. 10 (Wed) 15:30-

"ゲージ折り紙と超群ゲージ理論"

ゲージ折り紙は様々な方向に広がった交叉するゲージ理論の総称で，弦理論的にも自然に実現されます．本講演ではゲージ折り紙による超群ゲージ理論の実現，またその量子可積分系への応用や頂点作用素の方法などを議論します．

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Jul. 3 (Wed) 15:30-

"Exact non-Abelian supertubes"

Supertubes are supersymmetric configurations in string theory in which branes are extending along a closed curve. For a supertube of codimension two, its dipole charge is characterized by the duality monodromy around the closed curve. When multiple codimension-2 supertubes are present, the monodromies around different supertubes can be non-commuting, namely non-Abelian. Non-Abelian configurations of supertubes are expected to play an important role in non-perturbative physics of string theory, especially black holes. In this paper, in the framework of five-dimensional supergravity, we construct exact solutions describing codimension-2 supertubes in three-dimensional space. We use an extension formula to construct a three-dimensional solution from a two-dimensional seed solution. The two-dimensional seed is an F-theory like configuration in which a torus is nontrivially fibered over a complex plane. In the first example, there is a stack of circular supertubes around which there is a non-trivial monodromy. In some cases this can be thought of as a microstate of a black hole in AdS2 × S2. The second example is an axi-symmetric solution with two stacks of circular supertubes with non-Abelian monodromies. In addition, there is a continuous distribution of charges on the symmetry axis.

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Jun. 26 (Wed) 15:30-

"No smooth spacetime in Lorentzian quantum cosmology" PDF

本講演では、宇宙の波動関数に対する経路積分アプローチを再検討し、ローレンツ量子宇宙論（Lorentzian quantum cosmology）と呼ばれる新たな手法を紹介する。従来の重力のユークリッド経路積分には、ウィック回転の方向に関する曖昧さがあるのに対し、ローレンツ経路積分法はピカール・レフシェッツ理論を用いて厳密に定式化される。このローレンツ経路積分法に基づき、無からの量子宇宙創生を記述するHartle-Hawkingの無境界仮説とトンネル仮説が厳密に定式化されることを示す。さらに、本講演では、ローレンツ量子宇宙論における摂動問題を議論する。無境界仮説とトンネル仮説における摂動に対する宇宙の波動関数が逆ガウス分布であり、それが宇宙観測と深刻な矛盾を引き起こすことを明らかにする。

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Jun. 19 (Wed) 15:30-

"ニュートリノ質量、ダークマター、バリオン数非対称性を同時に説明するTeVスケールの模型とCPの破れ" PDF

青木-兼村-瀬戸模型(AKS模型)は、ニュートリノ質量、暗黒物質、バリオン数非対称性を説明しうる新物理模型である。 オリジナルの論文ではニュートリノ振動とダークマターに加えてBAUの説明に必要な一次相転移に関する解析がなされた一方で、簡単のためにCPの破れは無視され生成バリオン数は計算されなかった。2022年には青木、榎本、兼村がAKS模型を拡張し、3現象を同時に説明するベンチマークポイントを発見したが、パラメータが多く、Flavor Changing Neutral Current(FCNC)はad hocな仮定で減殺するなど問題があった。本講演ではよりシンプルでFCNCも対称性を用いて自然に抑制するオリジナルのAKS模型でCPの破れを考慮した解析を新たに実施し、電気双極子モーメント、ニュートリノ振動、ダークマターの残存量および直接探索、レプトンフレーバーの破れの実験からの制限などを全て満たすことができることを示す。

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Jun. 12 (Wed) 15:30-

"行列模型におけるゲージ場の記述とその応用"

行列正則化は弦理論やM理論の定式化において重要な役割を果たす。例えば弦理論やM理論の行列模型を用いた定式化では、行列正則化を通して膜やD-braneなどの幾何学が行列の配位により表される。しかし、従来の行列正則化はスカラー場のみに対して定義されたものであり、例えばゲージ場などの情報をどのように行列で表せばよいのかについては知られていなかった。我々はSeiberg-Witten mapを用いたゲージ場の行列正則化の新たな手法を提案し、行列模型におけるゲージ場の記述をおこなった。さらにこの手法を応用し、ゲージ理論の行列正則化を実行し、finite N 補正を含めて計算できることを示す。この研究は足立宏幸氏(筑波大)、伊敷吾郎氏(筑波大)との共同研究であり、2311.14984v2[hep-th]、2210.01397[hep-th]に基づく。

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Jun. 5 (Wed) 15:30-

"ガウス波束基底によるハイゼンベルクの不確定性関係" PDF

近年、李・筒井の定式化という量子力学の不確定性関係が李・筒井により提案されている。この定式化には李・筒井の不等式と李の不等式という2種類の不等式が存在する。抽象的な定式化であるので、具体的な適用例を与えることが課題と言える。他方でガウス波束基底と呼ばれる基底を用いた量子力学の定式化がある。ガウス波束基底は位置と運動量の同時測定の土台となり、ガウス波束基底による測定は POVM 測定を与える。李・筒井の定式化をガウス波束基底に適用する。それにより、李・筒井の不等式は自明な結果しか与えないが、李の不等式は通常の不確定性関係の下限を与え、また等号を常に達成することが示される。本講演は主に尾田欣也氏との共同研究 [arxiv:2403.19440] に基づく。

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May. 29 (Wed) 15:30-

"Center Symmetry in Deconfinement Phase of Finite-Tempereature SU(N) Gauge Theory" PDF

Quarks are confined, but they are liberated at high temperatures. Generally, the confinement-deconfinement phase transition is one of the interesting phenomena in finite-temperature SU(N) gauge theories. The Polyakov loop serves as the order parameter for this transition; the way its center symmetry is broken characterizes confinement. Studying how the Polyakov loop behaves at various temperatures is essential for understanding confinement. First, the theoretical treatment of this phase transition in gauge theories is briefly reviewed based on lattice methods. Second, recent results on the relationship between the color number N and the global structure called center domains, as presented at the LATTICE 2023 conference, are introduced.

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May. 22 (Wed) 15:30-

"スカラー場理論における繰り込み群による量子誤り訂正の構成" PDF

AdS/CFT対応は量子誤り訂正と関係付くことが知られている。一方で、バルクの方向は繰り込み群のスケールと対応する。そのため繰り込み群と量子誤り訂正の間には一般的な関係があると予想される。本講演では$\phi^4$理論において、基底状態の繰り込み群のフローを与えるユニタリー演算子の逆を用いることで符号化し、量子誤り訂正を構築する例を紹介する。

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May. 8 (Wed) 15:30-

"非等角運動量Myers-Perryブラックホールの変数分離法に基づく安定性解析"

高次元時空中で回転するブラックホールを表すMyers-Perry解について、複数種類ある角運動量の全てを等しくそろえると、時空の対称性が高くなり、そのために重力摂動の方程式が変数分離法で解けるようになることが知られていた。この手法に関して、角運動量の一部しかそろっていない場合についても変数分離法によって重力摂動を解くことを可能とする新たな手法を構築した。本発表では、この手法の詳細とその応用例であるブラックホールの安定性解析の結果について紹介する。

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May. 1 (Wed) 15:30-

"Entanglement Entropy Via Double Cone"

Entanglement, a fundamental concept in quantum systems, is quantified through measures such as Renyi entropies, offering insights into the intricacies of quantum correlations. While computing these entropies in qubit systems or spin chains relies on well-defined reduced density matrices within their respective Hilbert spaces, continuum quantum field theories (QFTs) present unique challenges due to issues like UV divergence and gauge symmetry constraints on quantum states. In this study, we propose a novel approach to UV regularization by introducing a deformation of spacetime metrics in a complex plane, enabling the definition of density matrices for entanglement entropies. This regularization, grounded in background geometry, proves applicable across various QFTs. Moreover, it provides a practical means to compute entanglement entropies. Illustratively, we apply this regularization technique to compute the Renyi entanglement of a free scalar field on Minkowski space. Our findings reveal complex entropies, yet we demonstrate this regularization succeeds to compute the UV independent terms in the cut off expansions.

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