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Suehiro Kazuhiko

Faculty of Science　Physics　Nonlinear PhysicsLecturer

Researcher basic information

■ Degree
  • 理学博士, 京都大学
■ URL
researchmap URLホームページURL■ Various IDs
J-Global ID■ Research Keywords and Fields
Research Keyword
  • 超対称性
  • 超弦理論
  • インスタントン
  • チャーン・サイモン理論
  • 非可換ゲージ理論
  • 弱アイソスピン
  • シュヴィンガー・ダイソン方程式
  • 電弱対称性
  • 自発的対称性の破れ
  • アノマリー媒介機構
  • タキオン凝縮
  • 補助場
  • ディーブレイン
  • 複合模型
  • 無限階質量殻上既約性
  • チャーン・サイモン
  • 弦場理論
  • 量子ホール効果
  • 弦理論
  • CPの破れ
  • チャーン・サイモン項
  • 格子重力
  • 負の圧縮率をもつ量子ホールガス
  • ハゲドロン温度と宇宙初期
  • 時間反転不変性の破れ
  • チャーン・サイモン重力理論
  • ニュートリノ
  • チャーン・サイモン作用
Research Field
  • Natural Science, Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
■ Educational Organization

Career

■ Career
Career
  • 2008 - 2009
    北海道大学 大学院・理学研究院, 講師

Research activity information

■ Papers
■ Other Activities and Achievements
■ Books and other publications
■ Syllabus
  • 場の理論２, 2024年, 修士課程, 理学院
  • 宇宙理学特別講義１, 2024年, 修士課程, 理学院
  • 宇宙理学特別講義２, 2024年, 修士課程, 理学院
  • 力学Ⅰ, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 力学演習Ⅰ, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 物理学特別講義, 2024年, 学士課程, 理学部
  • 物理学特別講義Ａ, 2024年, 学士課程, 理学部
■ Research Themes
  • Supersymmetric gauge theory and physics of precision measurement
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    2004 - 2009
    ISHIKAWA Kenzo; SUZUKI Hihao; SUEHIRO Kazuhiko; MAEDA Nobuki; DOBASHI Suguru; HOTTA Kenji; TOBITA Yutaka; SANO Masakazu
    Two topics on high energy physics, on physics of high precision experiments, and on dynamical properties of supersymmetric theory were analyzed. Many body amplitudes for the measurements of the particle's position and momentum was developed with wave packet in quantum field theory. Various properties of supersymmetric field theory and string theory were found and and its implications to cosmology were made.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas, Hokkaido University, 16081201
  • 超対称ゲージ理論におけるインスタントン計算と非摂動量子補正効果
    科学研究費助成事業
    2000 - 2001
    末廣 一彦
    第一の研究課題として、超対称ゲージ理論におけるインスタントン計算の研究を行った。対称相とヒッグス相で計算する2つの手法で、結果が定性的には一致するが定量的な数係数には相違が見られる問題に着目した。特に、ゲージ対称性が完全に破れず、対称相とヒッグス相が混在する中間的な場合を取り上げた。その結果、ヒッグス相における計算から非結合化の手法を用いて計算する結果は、ゲージ対象性の一部が対称相にとどまっていることを反映し、直接的計算を行う場合とは異なる結果が得られることが具体的模型において確認できた。研究課題としてはこの計算のプロセスを通じて2つの手法による結果の差異の原因を明らかにすることも目的としていた。この点については明確な結論には至っていないが、いくつかの手がかりを得ることができた。
    今年度におけるもうひとつの研究は、弦理論におけるタキオン凝縮による相転移を弦の場の理論を通じて解析する研究である。弦理論においてはタキオンの存在により真空が不安定となる場合が多数知られている。特に、ボゾニック弦の理論においては開弦のタキオンモードの凝縮によりディーブレインが消滅し、閉弦のみが存在する真の真空に転移すると考えられている。今年度はこの真の真空上の場の理論により解析を行おうとする真空弦場理論の手法による研究を行った。特に、理論の正則な定義とその古典解を解析的に得ることを目指したが、その過程で頂点関数の関与する演算の非結合性が重要な役割を果たすことが判明した。そこで、その代数的構造を調べ、一定の範囲で構造を明らかにした。
    日本学術振興会, 奨励研究(A), 北海道大学, 12740129
  • 量子場の相とCPの破れ
    科学研究費助成事業
    2000 - 2000
    石川 健三; 末廣 一彦; 鈴木 久男
    完全に縮退した一粒子状態からなる極めて特異な量子的な物理系である量子ホール系での諸問題,空間反転や時間反転を破る凝縮系物理,超対称ゲージ理論、ニュートリノ振動,並びにブラックホール等について次の成果がえられた。
    (1)整数量子ホール効果の量子化が縦抵抗が有限な値をとる時にも成立する新しい量子ホール領域が存在することが示された。
    (2)量子ホール系での圧縮性ガス状態が、量子ホール系では運動エネルギーが相互作用から生ずるものであるため、負の圧縮率をもつ特異な状態であることが示された。さらに、この状態を流れる電流はトンネル効果により生ずるため特異な温度依存性、電流依存性を示す実験結果とも合致することがしめされた。
    (3)非可換座標を持つ場の理論としての量子ホールガスの特異な性質が解明された。
    (4)時間や空間の反転に対して不変でない超伝導では量子ホール系と同様に電磁場に対するChern-Simons項が導かれる。この際、磁場の代わりをp波のCooper対凝縮がし、またU(1)対称性が破れているためChern-Simons項の係数には補正があること等について解明された。
    (5)場の理論に基ずいてニュートリノが中間状態にあるとするニュートリノ振動の新しい解析が行われた。
    (6)ブラックホールの吸収係数に関する解析的な研究をおこない、ブラックホールからのさまざまなスピンを持つ粒子の波動関数を解析し、宇宙項のある場合のブラックホール解での波動関数は、宇宙項のない場合に比べて解析的性質が良くわかることを示した。
    日本学術振興会, 特定領域研究(A), 北海道大学, 12014201
  • 量子場の相とCPの破れ
    科学研究費助成事業
    1999 - 1999
    石川 健三; 末廣 一彦; 鈴木 久男
    完全に縮退した一粒子状態からなる極めて特異な量子的な物質系である量子ホール系での諸問題並びに関連する空間反転や時間反転を破る凝縮系物理について次の成果がえられた。
    (1)整数量子ホール効果の量子化が有限サイズや有限電流の系でも強磁場中では厳密に成立し有限サイズ補正が消失すること、電流が小さいときには量子化が厳密に成立する量子ホール領域があること、電流が大きくなると量子ホール領域が消失する"breakdown"現象が起きること、この際の臨界ホール電場は磁場の1。5乗に比例すること、等が示された。また周期系についての双対性やtight-binding模型との関連が解明された。
    (2)量子ホール系での圧縮性ガス状態が、量子ホール系では運動エネルギーが相互作用から生ずるものであるため、負の圧縮率をもつ特異な状態であることが示された。さらにその結果縦抵抗が有限な値をとる時にもホール抵抗の厳密な量子化が起こることがしめされた。
    (3)また分数量子ホール効果について、相互作用によりfluxが凝縮し、Hofstadterのbutterflyスペクトルと同様なものになる一粒状態を持つflux相に基ずく新しい平均場理論が提案された。この意味で、Hofstadterのbutterflyスペクトルと分数量子ホール効果の関連が初めて明らかにされた。
    (4)時間や空間の反転に対して不変でない超伝導では量子ホール系と同様に電磁場に対するChern-Simons項が導かれる。この際、磁場の代わりをp波のCooper対凝縮がし、またU(1)対称性が破れているためChern-Simons項の係数には補正があること等について解明された。
    日本学術振興会, 特定領域研究(A), 北海道大学, 11127201
  • 超対称非可換ゲージ理論におけるスカラー物質場と自発的対称性の破れ
    科学研究費助成事業
    1998 - 1999
    末廣 一彦
    本年度に実施を計画した研究のひとつは一般化されたチャーン・サイモン理論の性質の解明であった。これに関しては、まず昨年度までの研究で偶数次元の場合の量子化に成功していたので、本年度は奇数次元の場合の量子化についての研究を行った。その結果、基本的な代数構造の共通性により、奇数次元の場合でも無限階質量殻上既約の性質に応じた量子化できることが分かり、スカラー場の凝縮が一般化されたチャーン・サイモン理論の量子論的性質を大きく左右することも確認してきた。また、スカラー場の凝縮の有無が理論の位相的性質を変えるという事情は、特殊な形での正則性条件の破れと関係するという他に例を見ない構造となっていることが明らかになった。この点に留意して理論の量子論的性質を解明することは今後の研究課題となる。
    本年度にもうひとつ計画した研究は、SU(N)及びSO(N)の超対称ゲージ理論について大局的対称性とゲージ対称性の真空中での実現においてスカラー場の果たす役割を明らかにすることであったが、残念ながらこれに関しては投稿論文にまとめる形での研究成果を得ることはできなかった。しかし、この研究を遂行する中で、超対称ゲージ理論を低エネルギー有効理論として包含する超弦の場の理論の観点から超対称ゲージ理論の性質を解析する可能性についての知見を得た。今後はこの知見を生かし、超弦の場の理論の観点から超対称ゲージ理論の性質についての研究をすすめたい。
    日本学術振興会, 奨励研究(A), 北海道大学, 10740104
  • LOW DIMENSIONAL FIELD THEORIES AND THEIR APPLICATIONS
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    1998 - 1999
    ISHIKAWA Kenzo; SUZUKI Hisao; NAKAYAMA Ryuichi; KAWAMOTO Noboru; SUEHIRO kazuhiko
    In this project, fundamental problems of low dimensional physical systems such as field theory of quantum Hall effects, quantum gravity, super string, and super symmetric gauge theory and others are investigated and the following results have been obtained:
    (1)Compressible gas states of quantum Hall system have been established based on Hartree Foch theory on von Neumann lattice. They have anisotropic density moduration, nagative pressure and compressibility. Negative pressure leads quantum Hall effect to have unusual stability. Generalized flux state which connects fractional Hall effect with Hofstadter butterfly was proposed.
    (2)Chern-Simons theory was generalized to even dimensions and was quantized as an infinity reducible constrained system consistently.
    (3)Time reversal violating superconductors was analyzed and was shown to have pseudo Chern-Simons term in effective action. Experiment for its observation was also proposed.
    (4)Chern-Simons gravity and BF gravity were defined on lattice.
    (5)Conformal invariance of D-particle was shown and a new formulation based on Hamiltonian-Jacobi method was achieved.
    (6)A new technique to compute physical quantities at around critical point where conformal invariance was applied was developed.
    (7)Universal inequarities for entanglement entropy in quantum information theory was derived. A universal connection of conformal mapping with Toda heirechies and two-dimensional gravity was established.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B)., HOKKAIDO UNIVERSITY, 10044043
  • 量子場の相とCPの破れ
    科学研究費助成事業
    1998 - 1998
    石川 健三; 末廣 一彦; 鈴木 久男
    量子場の相の解析並びに相との関連でcpの破れを研究するのが本計画の目的であるが、特に量子ホール効果、cpを破る超伝導・超流動、超対称ゲージ理論における臨界点上での物理に関して今年度次の成果が上がった。
    (1) 量子ホール効果
    von Neumann格子表現を使うことより量子ホール系に周期ポテンシャルがある時のスペクトル、その双対性、並びにホール伝導度のトポロジカル不変な表示が得られた。また、量子ホール効果の“breakdown"現象の解明、等がなされた。
    (2) 空間反転・時間反転対称性を破る超伝導・超流動で電磁ベクトル
    ポテンシャルに対するチャーン・サイモン項が導かれること、並びにその係数はトポロジカル不変な項に加えてNambu-Goldstoneモードからの補正を受けてでてくるトポロジカル不変でない項からなること。
    (3) 偶数次元チャーン・サイモン理論の量子化
    偶数次元チャーン・サイモン理論の量子化が2次元理論で詳しく解析され、無限にreducibleなゲージ理論として量子化がなされた。
    (4)2次元量子重力理論の力学的性質が単体分割での表示により求められた。
    (5)N=2超対称ゲージ理論の弱結合領域での性質や特異点近傍での性質が解明された。
    日本学術振興会, 特定領域研究(A), 北海道大学, 10140201
  • 量子場の相とCPの破れ
    科学研究費助成事業
    1997 - 1997
    石川 健三; 末廣 一彦; 鈴木 久男
    研究実績の概要
    無限多粒子系では複数の相異なる相が存在することが多くそれらの相の性質や相の間の転移を解明することが重要な課題である。相の持つ性質は、その対称性により分類される。対称性の一つとして、時間反転に対する不変性がある。時間反転に対する不変性が破れた時、不変性を保つ物理系とは異なる性質を示す。この性質解明には、演算子として次元の低い、低エネルギー領域で重要な働きをするChern-Simons項が重要な働きをする。本研究では、特にChern-Simons項に関連した量子場の相の諸性質の解明、CPの破れ、並びにCPの破れた相の性質解明の研究を行ない、次に挙げる点について理解が進展した。
    1。凝縮系を含む広範囲にわたる物理系での時間反転不変性を破る物理現象で重要な働きをしているChern-Simons項に関して、Chern-Simons項の導出、性質解明が進み、また関連する物理として、量子ホール効果、超流動ヘリウム他等に関しての理解が進展した。
    2。Chern-Simonsゲージ理論の偶数次元への拡張と時空2次元理論での量子化並びに重力理論への応用の議論がなされた。一般化されたChern-Simonsゲージ理論の代数が無限回既約であることがしめされた。
    3。共形不変な点近傍における強結合相での特殊な超対称ゲージ場の性質ならびに超弦理論の性質の理解が進展した。共形不変な点近傍において成立する微分方程式とその解より物理量を構成する方法が解明された。
    日本学術振興会, 重点領域研究, 北海道大学, 09246201
  • Dynamical Symmetry Breaking and Unified Theory
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    1995 - 1997
    KUGO Taichi; AOKI Kenichi; HARADA Koji; BANDO Masako; SUZUKI Hiroshi; SUGAMOTO Akio
    A part of research results of our project for three academic years in 1995-1997 are as follows :
    1.Dynamical Symmetry Breaking and Grand Unified Theories : K.Aoki developed a new renormalization group method for analyzing gauged NJL model and gave an approximation method going beyond the Higashijima-Miransky improved ladder approximation. Bando investigated the possibility of dynamical gauge bosons and its relevance to the Standard Model and GUT theories. Harada studied various problems in the light-cone quantization of field theories. H.Suzuki proposed a gauge-covariant formulation of chiral fermion on the lattice which uses the idea of covariant regularization in continuum theory. Kugo clarified the conditions under which the gauge-Higgs-Yukawa system becomes nontrivial, using the renormalization group equation. Nakano reviewed the dynamical supersymmetry breaking based on anomalous U (1) gauge symmetry. Suehiro quantized the extended Cherm-Simons theories in general dimensions. Sugamoto studied problems concerning B-meson decays, electroweak baryogenesis and neutron electric dipole moment.
    2.Duality and Non-Perturbative Dynamics in Supersymmetric Gauge Theories and String Theories : M.Kato proposed an ambitious theory which gives a non-perturbative definition of the string theory starting with non-commutative space-time. Kazama calculated for the first time the elastic scattering amplitude of quantized D-particles with a finite mass. Kunitomo constructed a topological field theory which describes the ground state of D-5 brane and considered the possibility of the second quantization of D-5 brane. Matsuo gave a simple derivation of the BPS condition for string junctions and examined the U-duality calculating the mass formula for the D-brane BPS states. Yahikozawa calculated systematically the effective action for the stringy vortices.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (A), KYOTO UNIVERSITY, 07304029
  • Application of Field theory to Quantum Gravity and Condensed matter physiss
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    1995 - 1996
    KAWAMOTO Noboru; DAMGUARD Poul; NIELSEN Holger; OLESEN Poul; AMBJORN Jan; SUEHIRO Kazuhiko; SUZUKI Hisao; NAKAYAMA Ryuichi; ISHIKAWA Kenzo; PETERSEN Jeuslyng
    This has been a very intensive exchange program. The followings are the collaborations between the members of two groups :
    1) Numerical simulations of two-dimensinal lattice quantum gravity for c=-2 model.
    2) Lattice gravity for 3-dimensional Ashtekar formalism.
    3) Non-critical open strings.
    There are further cooperative discussions which may have influenced the following subjects :
    1) Quantization of generalized Chern-Simons actions in arbitrary dimensions.
    2) Two-dimensional quantum gravity and strings.
    3) Quantum hall effects.
    4) Non-perturbative aspects of supersymmetric Yang-Mills theories.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for international Scientific Research, Hokkaido Univ., 07044048
  • 弱アイソスピンの破れの起源
    科学研究費助成事業
    1993 - 1993
    末廣 一彦
    電荷2/3のクォークと電荷-1/3のクォークの質量の間に階層性が存在するために生じる弱アイソスピンの破れの起源が複合模型にあるものとして、標準模型を越える理論の可能性について研究を行った。これに関する今年度の具体的成果は以下の通りであり、現在論文投稿準備中である。
    複合模型に基づいて電弱対称性の破れを実現するためには、強い相互作用のダイナミクスを解き、束縛状態として現れるヒッグス粒子が真空中で凝縮することを示さなければならない。このような解析を行う手法としては主に二つの方法が一般的に用いられる。一つは補助場としてヒッグス粒子を導入し、それに対する有効ポテンシャルを求める方法で、もう一つはカイラル対称性の破れを伴う場合に有効な方法でフェルミオン自己エネルギーに対するシュヴィンガー・ダイソン方程式の非自明解を解析する方法である。
    弱アイソスピンの大きな破れを自然に説明する機構として提唱した「臨界不安定性機構」を実現する最も容易な模型は、強い相互作用として四体フェルミ相互作用を導入するものである。ところが、最近このような型の模型の中に、上の二つの解析法が両立せず矛盾が生ずるような模型が存在することが指摘された。これは臨界不安定性機構を採用した現象論的に有効な模型を議論する上で問題となるところである。そこで、今年度に於いては、この点の解決を目指した。結果として、解析方法を改善する事により指摘されたような矛盾は避けられることを明らかにした。
    今後はこの点を踏まえ、現象論的に有効な模型の完成をめざす計画である。
    日本学術振興会, 奨励研究(A), 北海道大学, 05740164
  • Theorles of Superconductivity and Quantum Hall Effect Via Chem-Simons Gauge Theory.
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    1991 - 1993
    ISHIKAWA Kenzo
    Bi-local mean field theory has been applied to strongly correlated electron systems. Especially last year, the vortex solutions of quantum Hall system which are non-linear and topological excitations have been analyzed, and the same method was applied to one dimensional 1/7^2 interacting systems. Main results are the following :
    (i) Charged vortex solutions and neutral vortex solutions of quantum Hall system are obtained.
    (ii) Bi-local mean field theory gives a reasonable value to the ground state energy in one dimensional system.
    (iii) Exponents of correlation functions satisfy the Luttinger liquid relation but are in dis-agreement with those of conformal field theory.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for General Scientific Research (C), Hokkaido University, 03640256