ループ量子重力理論

デジタル大辞泉

ループりょうしじゅうりょく‐りろん〔‐リヤウシヂユウリヨク‐〕【ループ量子重力理論】

読み方：るーぷりょうしじゅうりょくりろん

量子力学と一般相対性理論を統一的な枠組みで表すことを目指す理論。空間はそれ以上分割できない1立方プランク長（10⁻⁹⁹立方センチメートル）程度の最小単位からなり、時間の進み方も滑らかではなく1プランク時間（10⁻⁴³秒）程度で離散的であるとする。超弦理論とならび、量子重力理論の候補として知られる。

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ループ量子重力理論

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/11/13 18:17 UTC 版)

標準模型を超える物理
陽子同士を衝突させハドロンジェットと 電子に崩壊することで生成される ヒッグス粒子を描くLHC CMS検出器 データのシミュレーション結果
標準模型
証拠 階層性問題 ダークマター ダークエネルギー クインテッセンス ファントムエネルギー Dark radiation Dark photon 宇宙定数問題 強いCP問題 ニュートリノ振動
理論 万物の理論 数学的宇宙仮説 大統一理論 テクニカラー (物理学) カルツァ＝クライン理論 場の量子論 曲がった時空の場の量子論 熱場の量子論 位相的場の理論 共形場理論 2次元共形場理論 リウヴィル場理論 6次元 (2,0)-超共形場理論 量子力学 量子宇宙論 ブレーン宇宙論 弦理論 超弦理論 M理論 Randall–Sundrum model ド・ブロイ–ボーム解釈 確率電気力学 固有状態熱化仮説 ヤン＝ミルズ理論 N=4 超対称ヤン・ミルズ理論 ツイスター弦理論 暗黒流体 超流動真空理論 二重特殊相対論 ド・ジッター不変特殊相対性理論 Causal fermion system 量子熱力学 ブラックホールの熱力学 デジタル物理学 非粒子物理学 ゲージ理論 ゲージ重力理論 ゲージ理論重力 隠れた変数理論 パイロット波理論 CPT対称性
超対称性 最小超対称標準模型 次最小超対称標準模型 超弦理論 M理論 超重力理論 超対称性の破れ
量子重力 弦理論 ループ量子重力理論 ループ量子宇宙論 因果力学的単体分割 Causal fermion system 因果集合 Event symmetry 正準量子重力理論 超流動真空理論
実験 ANNIE グラン・サッソ INO LHC SNO Super-K テバトロン NOνA
表 話 編 歴

ループ量子重力理論（ループりょうしじゅうりょくりろん）は、時空（時間と空間）にそれ以上の分割不可能な最小単位が存在することを記述する理論である。超弦理論と並び、重力の古典論である一般相対性理論を量子化した量子重力理論の候補である。

同じく量子重力理論の候補である超弦理論は、時空は背景場として最初からそこに存在するものとして定義しており、理論自身のダイナミクスにより決定されているわけではない。それに対しループ量子重力理論は、一般相対論と同様に理論自身が時空そのものを決定している。(背景独立性)

理論の内容

時空は、本質的に連続で滑らかな値をとるものと考えられてきたが、この理論で時空は、結晶格子のように離散的な値をとるものと考えられている。このため、時空を連続的なものととらえたときに起きる短距離極限の発散が生じないという利点がある。一般相対性理論から要求される座標変換に対する形式不変性を守りながらこのような時空構造を与えることに成功した量子重力理論はループ量子重力理論のみである。

空間はノード（点）とノード同士を繋ぐリンク（線）から成るグラフで表される。ループ量子重力理論で使うグラフはスピンネットワークと呼ばれる。このスピンネットワークで表される空間のつながりの変化が重力などの力の媒介、電子などの素粒子の存在を示していると考えられている。

そして、このスピンネットワークに時間を加えたものをスピンフォームと呼ぶ。スピンフォームは時計の秒針が動くように離散的に変化する。つながりの変化前と変化後の時間の差は1プランク秒（10^-43秒）で、これが積もり積もって人が感じる時間となる。

参考文献

• リー・スモーリン「時空の原子を追うループ量子重力理論」『時空の起源に迫る宇宙論』日経サイエンス〈別冊日経サイエンス 149〉、2005年。ISBN 978-4532511494。
• 竹内薫『超ひも理論とはなにか―究極の理論が描く物質・重力・宇宙』講談社ブルーバックス、2004年。ISBN 4062574446。
• 竹内薫:「ループ量子重力入門―重力と量子論を統合する究極理論」、工学社、ISBN 978-4777511495（2005年7月）。
• Rodolfo Gambini and Jorge Pullin："A First Course in Loop Quantum Gravity",Oxford University Press,ISBN 978-0-19-959075-9(2011),
• Rodolfo Gambini and Jorge Pullin、 樺沢宇紀 (訳)：「初級講座 ループ量子重力」、丸善プラネット、ISBN 978-4863452121（2014年5月1日）。
• Carlo Rovelli and Francesca Vidotto: "Covariant Loop Quantum Gravity: An Elementary Introduction to Quantum Gravity and Spinfoam Theory",Cambridge University Press,ISBN 978-1107069626(2014年11月13日）｡
• 玉置孝至：「ループ量子重力理論への招待」、別冊数理科学、SGCライブラリ115、2015年3月号。

関連項目

• 格子ゲージ理論
• 一般座標変換不変性

外部リンク

• ループ量子重力理論の年表

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ループ量子重力理論

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「標準模型を超える物理」の記事における「ループ量子重力理論」の解説

詳細は「ループ量子重力理論」を参照 ループ量子重力理論などの量子重力理論は、場の量子論と一般相対性理論の数学的統一の有望な候補と考えられており、既存の理論に対して大幅な変更はそれほど必要ではないしかし、近年の研究では光速における量子重力の推定される効果に厳しい制限を設けており、現在の量子重力モデルのいくつかに対して否定的である。