2024/05/10 更新

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クロキ ツネヒデ
黒木 経秀
Tsunehide Kuroki
所属
大学院工学研究科 物質工学分野 理論物理学研究室 教授   
学位
博士(理学) ( 東京大学 )
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研究分野

  • 自然科学一般 / 素粒子、原子核、宇宙線、宇宙物理にする理論

主な研究論文

  • Mean field approximation of IIB matrix model and emergence of four-dimensional space-time

    647   153 - 189   2002年12月23日

    Improved perturbation theory and four-dimensional space-time in IIB matrix model

    109 ( 1 )   115 - 132   2003年1月

    Dijkgraaf-Vafa theory as large-N reduction

    Nucl. Phys. B   664   185 - 212   2003年8月4日

    Loops versus matrices: The nonperturbative aspects of noncritical string

    112 ( 1 )   131 - 181   2004年6月

    SUSY breaking by nonperturbative dynamics in a matrix model for 2D type IIA superstrings

    876   758 - 793   2013年11月21日

学歴

  • 東京大学   理学系研究科

    - 1998年

      詳細

    国名: 日本国

研究テーマ

  • Resurgenceを用いたwormholeのダイナミクス

    黒木 経秀

    2022年度 - 現在

     詳細

    弦理論と実験の乖離が素粒子物理学における最も深刻な問題の一つであるという認識から、量子重力理論から自然界のパラメーターが決定される初の例を具体的に構成しうるか、という学術的問いの解決に向けて本研究を行う。近年の量子重力理論におけるwormholeの重要性の認識を動機として、具体的には行列模型の連続極限から、wormholeの寄与を予め取り入れた新しい2次元量子重力理論を非摂動的に定義し、その自由エネルギーの満たす微分方程式を導出する。この導出には私が習熟している直交多項式やresurgenceのアイディアを用いる。そしてこの微分方程式から、この理論の宇宙定数がwormholeの足し上げによって決定されるというColemanの機構が成立しているかを検証し、低次元ではあるが量子重力理論の最重要課題を解決している初の例になっていることを具体例により示す。さらに微分方程式からブラックホールの情報喪失問題における量子重力の効果について知見を得る。

    成果:

    2023年度
    Double trace項を含む行列模型の解析法として、character展開が適しているという知見が得られたため、その方向性を検討した。その際得られたアイディアとして、逆に指標展開が可能な行列模型に対してwormholeの寄与を評価する新しい方向性に気づいたため、その検討も行った。具体的には、特に超対称ゲージ理論に付随する行列模型のうちこのクラスに属するものがあり、これらは確かにdouble trace項の和で表されることに注目した。この模型におけるwormholeの寄与について解析することを予定している。また、double trace項を含む行列模型の解析は難しいが、それを含まない行列模型でも同じ連続極限を与える可能性が指摘されていることに気づき、急遽その正当性の解析を行っている。String equation等の提案もなされているため、昨年度我々が求めた摂動級数や非摂動効果が再現されるかを確認することにより、直ちにその正当性が確認可能な状況である。

    2022年度
    本研究の最重要課題の一つはdouble-trace項を含む行列模型の自由エネルギーが満たす微分方程式の導出であるから、まずpotentialおよびdouble-trace項を様々な形に仮定した場合の臨界点を求め、sphere free energy, disk amplitudeやdouble scaling limitの取り方などを同定した。また、sphere topologyにおける臨界指数(string susceptibility)を求めた。この際、従来Das, Dhar, Sengupta and Wadiaによる方法と、Hashimoto and Klebanovによる方法が知られてい
    たが、両者が一致した結果を与えることを具体的な模型で確認した。後者の方が取り扱いが便利なため、両者の等価性を一般的なdouble-trace matrix modelで示す重要性を認識した。さらにこれらの模型において、instanton actionを求めたところ、ポテンシャルやdouble trace項の詳細に依らずにdouble traceがない場合の結果と一致することを確認した。この結果は、double trace項がない行列模型が定義するLiouville理論と、wrong branchを取った場合のLiouville理論が同じ形の非摂動効果を持つことを意味する。あるいは2次元重力の通常のphaseとwormhole-dominant phaseで同じ非摂動効果を持つことを意味している。この結果はdouble-trace matrix modelのfree energyのresurgence構造に重要な示唆を与えるものであり、よって目標とするstring equationの同定に重要な進歩である。

  • BECにおけるHawking輻射

    黒木 経秀

    2023年度 - 現在

     詳細

    BEC Hamiltonianを量子論的に解析することにより、ブラックホールの情報喪失問題解決への知見を得る。BEC Hamiltonianは量子論的にwell-definedであり、またanalog gravityの模型としてblack holeと同様にHawking輻射を起こすことが知られている。よってBEC Hamiltonianの量子論的解析から、微視的にHawking radiation、特にそのentanglement entropyを導出し、Page curve等information lossおいて重要な量を解析し、情報喪失問題解決へ示唆を得ることが本研究の目的である。特に重力理論では取り入れることが困難なback reactionをきちんと取り入れて解析を行う。

    成果:

    2023年度
    まず理論を完全に定義するため、先行研究で考察されている設定がBECとして実際に実現できるか、理論のパラメーターを選ぶことにより調べた。その結果、理論の無矛盾性から、先行研究では見過ごされているいくつかの重要な制限が付くことを発見した。またGross-Pitaevskii方程式において、backgroundとその周りの揺らぎを分離し、逐次両者の高次項を取り入れていくことにより、back reactionが系統的に取り扱えることを示した。この結果に基づき、Hawking radiationによるback reactionを2点関数の形で具体的に求め、それを用いてback reactionを受けた背景中での揺らぎの波動関数を陽な形で求めることに成功した。

論文

  • Replica wormholes from Liouville theory 査読

    Shinji Hirano*, Tsunehide Kuroki

    Journal of High Energy Physics   01 ( 094 )   2022年1月

     詳細

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer  

    DOI: 10.1007/JHEP01(2022)094

  • Momentum-space entanglement in scalar field theory on fuzzy spheres 査読

    Shoichi Kawamoto*, Tsunehide Kuroki

    Journal of High Energy Physics   12 ( 101 )   2021年12月

     詳細

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer  

    DOI: 10.1007/JHEP12(2021)101

  • Two-point functions at arbitrary genus and its resurgence structure in a matrix model for 2D type IIA superstrings 査読

    Tsunehide Kuroki

    Journal of High Energy Physics   ( 07 )   118   2020年7月

     詳細

    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer  

    DOI: 10.1007/JHEP07(2020)118

  • Resurgence of one-point functions in a matrix model for 2D type IIA superstrings 査読

    Tsunehide Kuroki, Fumihiko Sugino*

    Journal of High Energy Physics   05 ( 138 )   2019年5月

     詳細

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer  

  • One-point functions of non-SUSY operators at arbitrary genus in a matrix model for type IIA superstrings 査読

    Tsunehide Kuroki, Fumihiko Sugino*

    NUCLEAR PHYSICS B   919   325 - 358   2017年6月 (   ISSN:0550-3213   eISSN:1873-1562 )

     詳細

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV  

    In the previous paper, the authors pointed out correspondence between a supersymmetric double-well matrix model and two-dimensional type HA superstring theory on a Ramond-Ramond background from the viewpoint of symmetry and spectrum. This was confirmed by agreement between planar correlation functions in the matrix model and tree-level amplitudes in the superstring theory. In order to investigate the correspondence further, in this paper we compute correlation functions to all order of genus expansion in the double scaling limit of the matrix model. One-point functions of operators protected by supersymmetry terminate at some finite order, whereas those of unprotected operators yield non-Borel summable series. The behavior of the latter is characteristic in string perturbation series, providing further evidence that the matrix model describes a string theory. Moreover, instanton corrections to the planar one-point functions are also computed, and universal logarithmic scaling behavior is found for non-supersymmetric operators. 2017 The Author(s). Published by Elsevier B.V.

    DOI: 10.1016/j.nuclphysb.2017.03.018

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MISC

  • Renormalization group approach to matrix models via noncommutative space 査読

    Tsunehide Kuroki, Shoichi Kawamoto*, Dan Tomino*

    Fortschritte der Physik   62 ( 9-10 )   792 - 796   2014年5月 (   ISSN:0015-8208 )

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Wiley  

    DOI: 10.1002/prop.201400032

  • 27aSA-3 Spontaneous supersymmetry breaking in noncritical covariant superstring theory

    黒木 経秀

    日本物理学会講演概要集   69 ( 1 )   1 - 1   2014年3月 (   ISSN:1342-8349 )

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会  

  • LARGE-N RENORMALIZATION GROUP ON FUZZY SPHERE 査読

    SHOICHI KAWAMOTO*, DAN TOMINO*, TSUNEHIDE KUROKI

    International Journal of Modern Physics: Conference Series   21   151 - 152   2013年1月 (   ISSN:2010-1945   eISSN:2010-1945 )

     詳細

    記述言語:英語   出版者・発行元:World Scientific Pub Co Pte Lt  

    We study the large-N renormalization group of scalar field theory on a fuzzy sphere. We carry out perturbative analysis and formulate the renormalization group equation. We then search for fixed points and investigate their properties.

    DOI: 10.1142/s2010194513009562

  • SPONTANEOUS SUPERSYMMETRY BREAKING BY LARGE-N MATRICES

    TSUNEHIDE KUROKI, FUMIHIKO SUGINO*

    International Journal of Modern Physics A   23 ( 14n15 )   2192 - 2194   2008年6月 (   ISSN:0217-751X   eISSN:1793-656X )

     詳細

    記述言語:英語   出版者・発行元:World Scientific Pub Co Pte Lt  

    Motivated by supersymmetry breaking in matrix model formulations of superstrings, we present some concrete models, in which the supersymmetry is preserved for any finite N, but gets broken at infinite N, where N is the rank of matrix variables. The models are defined as supersymmetric field theories coupled to some matrix models, and in the induced action obtained after integrating out the matrices, supersymmetry is spontaneously broken only when N is infinity.

    DOI: 10.1142/s0217751x08040809

  • Dynamical Generation of Non-Abelian Gauge Group via the Improved Perturbation Theory

    Tsunehide Kuroki

    Progress of Theoretical Physics Supplement   171   117 - 120   2007年8月 (   ISSN:0375-9687 )

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Oxford University Press (OUP)  

    DOI: 10.1143/ptps.171.117

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書籍等出版物

  • PROCEEDINGS OF THE NINETEENTH WORKSHOP ON GENERAL RELATIVITY AND GRAVITATION IN JAPAN

    黒木 経秀( 担当: 共著)

    JGRG 全427頁  2009年12月 

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    著書種別:学術書

  • Quantum Theory & Symmetries 4

    黒木 経秀( 担当: 共著)

    Heron Press 全1482頁  2006年9月 

     詳細

    著書種別:学術書

  • String Theory

    黒木 経秀( 担当: 共著)

    American Institute of Physics 全366頁  2002年1月 

     詳細

    著書種別:学術書

講演・口頭発表等

  • Replica wormholes and defects in JT gravity from Liouville theory 国際会議

    Tsunehide Kuroki

    Randomness, Integrability and Representation Theory in Quantum Field Theory 2021  ( Online )   2021年3月  Osaka City University

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    会議種別:口頭発表(一般)  

    We consider replica wormholes and defects in JT gravity in terms of boundary Liouville theory. We first make precise connection between the JT gravity and semiclassical Liouville theory. In particular, we clarify how nontrivial physics associated with dilaton in the former is encoded into the latter. According to this dictionary, we can reproduce the precise form of contribution from the replica wormhole to the generalized entropy by applying the replica trick directly to the Liouville theory. Here it is remarkable that even the contribution from the boundary dilaton can be also exactly retrieved. Our dictionary also enables us to identify defects in the JT gravity as the deformation of the Liouville action.

受賞

  • 第8回中村誠太郎賞

    2013年9月   素粒子奨学会  

    黒木経秀

科学研究費補助金

  • Resurgenceを用いたwormholeのダイナミクスの解明 研究代表者

    課題番号:22K03606 基盤研究(C) 2022年度 ~ 2025年度

    黒木 経秀

  • Resurgenceによる超弦理論における超対称性の破れの解明 研究代表者

    課題番号:19K03834 基盤研究(C)

    黒木 経秀

担当科目(学内) ※授業フィードバックは学内ネットワークからのみ閲覧可能です。

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教育内容・方法の工夫

  • 演習での工夫

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    講義で教員の話を聞いてノートを取るだけでは物理学は身に付かず、やはり自分で問題に際し考え計算を行うことが重要である。「力学1および演習」の演習中は教科書、ノート、参考書等参照可、教員やTAによるヒント出しも有とし、学生が実際に問題に当たった時、自分自身何が分かっていないのかを把握してもらうことを最大の目的とした。

  • 書き込み式プリントによる授業

     詳細

    「力学1および演習」、「電磁気学1」、「量子力学1」、「現代物理学特論」において、穴埋め式のプリントを作成し、学生は講義中に重要な式や図、語句のみを書き込むことができるようにした。作成に当たっては自ら書き込んでみて構成、空白、内容の提示の方法を綿密に計算、取捨選択した。これにより、メリハリのある効率的な講義を行うことができた。また、まとめの欄を作りそれに書き込んでもらうことにより、学生の自らのまとめのページが自動的に構成できるようにし、知識の整理、復習、定着に役立つようにした。

作成した教材

  • 書き込み式プリント(2019年度~2021年度)

     詳細

    「力学1および演習」、「電磁気学1」、「量子力学1」、「現代物理学特論」において、穴埋め式のプリントを作成し、学生は講義中に重要な式や図、語句のみを書き込むことができるようにした。作成に当たっては自ら書き込んでみて構成、空白、内容の提示の方法を綿密に計算、取捨選択した。これにより、メリハリのある効率的な講義を行うことができた。また、まとめの欄を作りそれに書き込んでもらうことにより、学生の自らのまとめのページが自動的に構成できるようにし、知識の整理、復習、定着に役立つようにした。