素粒子論研究

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更新記事

最新巻

Volume 46 (2026年6月25日完結)

Volume 46-1  [PDF]

中村誠太郎賞受賞論文 2026年1月14日受理

Semianalytic calculation of the gravitational wave spectrum induced by curvature perturbations

寺田 隆広 (東海国立大学機構 名古屋大学 素粒子宇宙起源研究所)

概要 The stochastic gravitational wave (GW) background is secondarily and inevitably induced by the primordial curvature perturbations beyond the first order of the cosmological perturbation theory. We analytically calculate the integration kernel of the power spectrum of the induced GWs, which is the universal part independent of the spectrum of the primordial curvature perturbations, in the radiation-dominated era and in the matter-dominated era. We derive fully analytic expressions of the GW spectrum when possible. As a minor update, we study the case of the top-hat function as the spectrum of the curvature perturbations. We also discuss generalization in the presence of multiple cosmological eras with different equations of state.

キーワード 重力波、原始曲率揺らぎ、中村誠太郎賞受賞論文、scalar-induced gravitational waves

Volume 46-2  [PDF]

講義ノート 2026年1月28日受理

場の量子論：輻射補正と繰り込み

日置 善郎 (徳島大学)

概要 この講義においては，相対論的場の量子論の基本構成・基本事項を復習したのち，スカラー場の$\phi^4$模型を用いて摂動の最低次および次の近似においてスカラー粒子散乱の不変散乱振幅を計算し，それを通じて発散積分が生まれてしまう仕組みを実際に体験する．次に，その発散量は，どのような考え方により除去できるかを示し，それを系統的に進めるための繰り込み手法を紹介する．続いて，この繰り込み手法が如何に量子電磁力学に適用されるかにつき解説し，最後に，理論と実験の比較において処理しなければならない他の発散－ 赤外発散など－にも簡単に触れる．

キーワード 相対論的場の量子論、共変摂動論、輻射補正と繰り込み

Volume 46-3  [PDF]

修士論文 2026年2月24日受理

時間反転対称な位相的場の理論

折井 一歩 (カブリ数物連携宇宙研究機構)

概要 位相的場の理論(topological quantum field theory; TQFT)は赤外固定点における場の理論であり，時空の計量によらない物理を記述する枠組みを与える．TQFTは数学的定式化に成功したクラスの場の理論であるという点もその特徴の一つである．その中でも$2+1$次元のTQFTは，低次元重力理論の模型や分数量子ホール効果を記述する理論として，素粒子理論・物性物理の分野で広く研究されているだけでなく，低次元トポロジーの文脈でも大きな関心を持たれている．ところが，時間反転対称性のあるTQFTは，向き付け不可能な多様体上で理論を考えることと等価であり，豊かな構造が知られている一方，未解決な問題も多く残されている．本修士論文ではTQFTの基礎的事項から始まり，時間反転対称なTQFTの理解の現状を外観した後，未だ成されていない向き付け不可能な多様体上のTQFTの構成への筆者の考える展望を述べる．なお，特に断りがなければ$2+1$次元のBosonicなTQFTを考えているものとする．

キーワード TQFT、位相的場の理論、向き付け不可能多様体、モジュラーテンソル圏

Volume 46-4  [PDF]

2026年3月6日受理

Holographic chiral dynamics in confinement at finite baryon density

豊田 文彦 (近畿大学 産業理工学部)

概要 We study chiral condensate in a cold nuclear matter based on a holographic theory, which would be dual to a baryon system in quantum chromodynamics (QCD) in the confinement phase. We found that the magnitude of the chiral condensate $C$ obtained in our model decreases with increasing baryon density. The level of decreasing depends on the quark mass $m_q$. When $m_q = 0$, $C$ decreases to zero and the chiral symmetry is restored. In case of $m_q \neq 0$, $C$ decreases but does not tend to $0$ and the chiral breaking is reserved. We also calculate the renormalized action $S_{ren}$ and obtain the equation of state (EoS) for the cold nuclear matter.

Volume 46-5  [PDF]

解説記事 2026年3月17日受理

地球における生命誕生と量子力学

森田 健 (静岡大学理学部)

概要 今から約38億年前に地球で最初の生命が誕生したとされている. しかし, 生命のような複雑なシステムが自然に生じる確率は絶望的なほど低い可能性がある. そのように低い確率でも, 量子力学の多世界解釈に基づくと, 地球における生命誕生を自然に説明できることを解説する. また, そのような生命誕生のシナリオは, 量子コンピュータにおける暗号解読のアイデアと類似していることを紹介する.

キーワード RNAワールド、多世界解釈、学部生向け

Volume 46-6  [PDF]

論文 2026年4月14日受理

高階微分系に含まれる負振動子の量子論とその古典論対応

九後 汰一郎 (京都大学 基礎物理学研究所)

概要 Quadratic Gravityのような高階微分系の場は、いくつかの質量の通常の2階微分の成分場の和に分解できる。それらの成分場は質量の大きさ順に、通常の正符号の運動項・質量項を持つ正振動子の場と、運動項・質量項共に逆符号の負振動子の場とが交互に現れる。これまで、負振動子場の量子化には、その量子のエネルギー固有値を負（ノルムを正）にとる「負エネルギー量子化」と、ノルムを負（エネルギー固有値を正）にとる「負ノルム量子化」の二つがあり得るとされてきた。しかし、この稿では、負エネルギー量子化では量子論が構成できないこと、したがって負ノルム量子化が唯一可能な量子論を与えることを示す。それゆえ、負振動子に対して負エネルギー量子化を前提としたWoodard の「高階微分の理論はすべて『Ostrogradsky不安定性』を持つ（ので排除すべき）」という主張は全く根拠を持たないことになる。
この負ノルムの量子論が、古典論極限で負振動子の古典論に如何に移行するのかを詳しく議論する。一つは、負ノルムの振動子のSchrodinger波動関数の引数や経路積分表式での積分変数は純虚数（ないしは虚数的複素数）に取らねばならないという1980年の有末達の仕事を紹介し、にもかかわらず、その経路積分表式の古典極限で効く＜停留位相点＞がどうして実数の古典軌道を与えるのか、を明らかにする。また、正定値のエネルギー固有値（と負ノルム）を持つ量子論において、如何にして、古典的状態が負定値表式のエネルギーを実現するのか？古典的状態の具体例として、大きな場および運動量の期待値を実現するcoherent状態を用いて、その機構を明らかにする。この（過剰）完全系をなすcoherent状態が全て正のノルムを持つ、という事実はミクロな負ノルム状態の問題解決に向けて重要な示唆を与えるかもしれない。

キーワード 高階微分系、負振動子、負ノルム量子化、古典論対応、コヒーレント状態