コンパクト連星合体に伴う重⼒波イベントの重力波の性質や電磁波対応天体について理解し、その基礎的な物理過程と観測的特徴を把握する。中性子星合体に付随するキロノバ、シンクロトロン残光、ガンマ線バーストなどの現象を通じて、重⼒波天⽂学と電磁波観測、元素の起源、高エネルギー宇宙物理学の関連性を学ぶ。また連星ブラックホール合体の統計的性質からそれらの起源と大質量星の進化との関連性についても学ぶ。

超弦理論をはじめとする量子重力理論では「大域的対称性は存在しない」と予想 されている．もちろん我々の世界に大域的対称性はありふれているが，この予想 に従うと，量子重力スケールでの対称性は全てゲージ化されていると考えられて いる． 一方，近年の場の量子論の研究の進展により，一般に離散的な大域的対称性をゲ ージ化することで，別の新たな大域的対称性が生じてしまうことが発見された． これを「量子対称性」という． 本発表では，「大域的対称性は存在しない」という事実と「量子対称性」の存在 を組み合わせることで，タイプⅡB超弦理論のブレーンの性質が解析できることを 説明する．また，この解析による低エネルギー有効理論への制限についても議論 したい．

量子重力理論はまだ解明されておらず、その大きな要因の一つとして、実験事実が不足して いる点が挙げられる。量子重力の解明に向けて、2017年にBose、Marletto、Vederalら は「ニュートン重力を介して、質量間に量子もつれは生成されるか？」という問いを検証す るための実験提案を行い、比較的低いエネルギー領域において重力の量子的性質を探る試み として注目を集めている。 本講演では、重力を介した量子もつれ生成に対して高い感度を持 つ観測量について考える。具体的には、浅いポテンシャルに閉じ込められた粒子と、2つの異 なる固有振動数の重ね合わせ状態にある調和振動子との間に働くニュートン重力相互作用を仮 定する。この系において励起された粒子が検出されると、重力を介した量子もつれ生成に伴っ て、調和振動子が急激なデコヒーレンスを起こすことを明らかにする。さらに、具体的な実験 系を想定して、観測可能性についても議論する。 本講演は藤田智弘氏、松村央氏との共同研究で、arXiv:2501.18147に基づく。

To understand the evolution of the very early universe it is necessary to go beyond an effective field theory framework. I will discuss ongoing work in which we start with the BFSS matrix model, a proposed non-perturbative definition of superstring theory, and show how an emergent metric spacetime may emerge from the model. In the resulting cosmological scenario, thermal fluctuations of the matrix model yield scale-invariant cosmological perturbations and gravitational waves.

近年、ゲージ理論や重力理論の低エネルギー領域が漸近対称性と呼ばれる物理的な対称性を用いて精力的に調べられている。その進展にも関わらず、閉じ込め現象と漸近対称性の関係を論じた研究はほとんどない。本発表では3次元時空における量子電磁気学(QED)を例に取ってこの関係を調べ、閉じ込めが起きているという仮定の下では漸近対称性の状態への作用は自明になるということを示す。本発表はarXiv:2503.20173に基づく。

初等力学ではポテンシャル力を受けて動く力学的エネルギーが保存する運動や摩擦などによって力学的エネルギーが現象する運動が議論される。一方で、細胞や人間・自動車など身近にみられる運動は安定なエネルギー供給の下でエネルギーを消費することで実現している。システムによって駆動原理は様々であるが、自発運動を物理の観点から統一的に捉えることはできるだろうか？本発表では樟脳を水に浮かべた自発運動系を例にとり、対称性のある自己駆動系においてどのように自発運動が発現するのか、その定性的な描像と数理的な背景を紹介する。また、自己駆動素子同士の間にはたらく相互作用が運動状態にもたらす影響についても議論する。

大域的対称性は重要である．例えばQCDを例に挙げると，フレーバー対称性によ って，ハドロンスペクトラムの一部をうまく説明することができる．またその't Hooftアノマリーを求めれば，低エネルギー有効理論に厳密な制限を与えること ができる．以上のような手法は，摂動論が破綻してしまう強結合の物理学におい て大いに活躍してきた．近年，hep-th分野において従来の対称性を拡張した「一 般化対称性」という概念が提案された．これを利用することで，従来の適用範囲 を超えて，場の量子論のスペクトラムや低エネルギー有効理論に制限を与えるこ とが可能となった． 本発表では，一般化対称性を導入したのち，幾つかの応用例について紹介する．

量子コンピュータの進展と並行して、近年量子光学や量子情報の分野で量子技術が急速に発展している。 この量子技術を利用して、例えば電磁場などの微弱なシグナルを高感度に検出する試みは量子センシングと呼ばれ様々な分野へと応用されている。 本研究では、量子センシングをアクシオンなどの軽い暗黒物質探索へ用いることを試み、特にPaul イオントラップに着目し、イオン間の量子エンタングルメントを用いた感度上昇の方法を探る。

Ultralight dark matter can induce oscillations in fundamental constants of nature, such as the fine-structure constant, the strength of the strong interaction, and particle masses. These oscillations can be probed through highly precise measurements of transition frequencies in atomic, molecular, and nuclear systems. This talk will focus on the potential for detecting ultralight dark matter that predominantly couples to nuclei, a particularly challenging aspect to probe using atomic transitions alone. While atomic systems have limitations in detecting such couplings, molecular rotational and vibrational transitions offer a promising avenue for testing these theories. I will present an analysis of the potential constraints on dark matter nuclear interactions derived from frequency comparisons between a molecular iodine ion and a calcium ion clock, demonstrating that such experiments can explore previously untested regions of parameter space. Looking ahead, the development of nuclear clocks, particularly following the recent breakthrough in laser excitation of the nuclear transition in Th-229, promises even greater sensitivity. While full-fledged nuclear clocks are still in their early stages, I will show that spectroscopic data from these pioneering efforts already provide the opportunity to derive initial constraints on ultralight dark matter.

We demonstrate that there are no scale-invariant one-loop corrections to the superhorizon tensor perturbations from small-scale (potentially enhanced) scalar perturbations, irrespective of the details of inflationary background time evolution. For this purpose we derive a soft tensor effective field theory at leading order in the gradient expansion by integrating out scalar fluctuations in a general time-dependent background over the Schwinger–Keldysh contour, which is equivalent to taking the soft limit of external momentum after loop calculation. This conclusion originates from the diffeomorphism invariance of general relativity and is therefore unavoidable.

Domain wall (DW) networks may have formed in the early universe following the spontaneous breaking of a discrete symmetry. Notably, several particle physics models predict the existence of current-carrying DWs, which can capture and store particles as zero modes on it. In this study, we demonstrate that gravitational wave (GW) generated by current-carrying DWs with fermionic zeromodes exhibit a novel feature: an additional peak with a distinct spectral shape in the GW spectrum resembling mountains, arising from metastable topological remnants, which we term ``spherons.'' This distinct signature could be detectable in upcoming GW observatories such as LISA. The results suggest that DW networks in beyond Standard Model scenarios could emit GW signals that are significantly stronger and with greater detectability than previously expected.

ヒッグス粒子の発見によって、標準模型のすべての役者が発見され、 その地位を確かなものとしました。しかし、標準模型が最終理論だと 考える理論物理学者はほとんどいません。その理由は、標準模型には 多くの謎が残されたままになっているからです。本講演では、標準模 型の謎を、4次元時空以外に余分な空間をもつ余剰次元模型（高次元 模型）を使って、どのように解決できるかのアイデアを紹介します。

マルダゼナによる1998年のAdS/CFT対応の発見以来、その理論的側面は勿論、この対応を用いた応用は益々盛んになっている。ここで、AdS/CFT対応とは端的に言えば、d+1次元の重力理論とd次元のゲージ理論との間にある対応関係を論ずるものである。今回は、この対応の理論的側面に関しては軽く触れるにとどめ、主に物性系への応用に関する紹介を行う。紹介では特に、(ゲージ理論側であるところの)物性系を特徴づける量である輸送係数と呼ばれる量が、この対応を用いることで重力理論側から記述しうるということを主題に据える予定である。

アクシオンは、強い相互作用におけるCP問題の解決策として導入された理論的粒子であり、特にこの粒子はQCDアクシオンと呼ばれる。QCDアクシオンは、質量 $m_a$ と崩壊定数 $f_a$ が反比例する関係にあり、軽く中性の擬スカラー粒子である。一方、標準模型を超えた理論からは、アクシオンに類似した粒子（アクシオンライク粒子, ALPs）が予言されており、これらは$m_a$ と $f_a$ の間に特定の関係を持たない。本研究では、QCDアクシオンとALPsを区別せず、総称して「アクシオン」と呼ぶ。 本発表では、プリマコフ効果と呼ばれる現象、すなわち光子が強磁場中でアクシオンへ変換される過程（およびその逆過程）を用いた、アクシオン・光子変換の理論的検討を行う。特に、背景にアクシオンダークマターが存在する状況を想定し、その効果として光子の偏光状態に変化が生じることを議論する。また、現在進行中のアクシオン探索実験における典型的なパラメータ設定を用いて、検出可能性についても考察を加える。