ループ量子宇宙論

ループ量子宇宙論（LQC）^{[1] [2] [3] [4] [5]は、}ループ量子重力（LQG ）の有限で対称性を低減したモデルであり、収縮する宇宙の枝と膨張する宇宙の枝の間に「量子橋」が存在すると予測している。

LQC の際立った特徴は、ループ量子重力 (LQG) の量子幾何学効果が果たす重要な役割です。特に、量子幾何学は、低時空曲率ではまったく無視できるが、プランク領域では非常に急速に増加するまったく新しい反発力を生み出し、古典的な重力吸引力を圧倒し、それによって一般相対性理論の特異点を解決します。特異点が解決されると、宇宙論の概念的パラダイムが変わり、「地平線問題」などの標準的な問題の多くを新しい観点から 再検討する必要があります。

LQGはリーマン幾何学の特定の量子理論に基づいているため、^{[6] [7]}幾何学的観測量は量子力学で重要な役割を果たす基本的な離散性を示します。LQCの予測はプランク領域から離れると量子幾何力学(QGD)の予測に非常に近いですが、密度と曲率がプランクスケールに入ると劇的な違いがあります。LQCではビッグバンが量子バウンスに置き換えられます。

LQC の研究は、宇宙インフレーションの可能性のあるメカニズムの発見、重力特異点の解決、有効な半古典的ハミルトニアンの開発など、多くの成功につながっています。

このサブフィールドは1999年にMartin Bojowaldによって始まり、特にAbhay AshtekarとJerzy Lewandowski、Tomasz PawłowskiとParampreet Singhらによってさらに発展しました。2012年後半には、LQCは物理学で非常に活発な分野となり、文献にはこの主題に関する論文が約300本発表されました。また最近では、 Carlo RovelliらによるLQCとスピンフォーム宇宙論との関連に関する研究も行われました。

しかし、LQCで得られた結果には、古典理論を切り捨てて量子化すると、完全な理論で大きな量子変動を引き起こす可能性のある自由度を人為的に抑制するため、完全な理論の真の振る舞いを示さない可能性があるという通常の制約があります。LQCにおける特異点回避はこれらの制限モデルでのみ利用可能なメカニズムによるものであり、完全な理論での特異点回避はLQGのより微妙な特徴によって達成できると主張されています。^{[8] [9]}

量子幾何学により、ビッグバンは物質の内容や微調整に関する仮定なしにビッグバウンスに置き換えられる。ループ量子宇宙論の重要な特徴は、基礎となる量子進化の有効時空記述である。 ^[10]有効ダイナミクスアプローチは、プランクスケールと非常に初期の宇宙における物理を記述するためにループ量子宇宙論で広く使用されてきた。厳密な数値シミュレーションにより、完全なループ量子ダイナミクスの優れた近似を提供する有効ダイナミクスの妥当性が確認されている。^[10]状態が後期に非常に大きな量子変動を持つ場合にのみ、つまり一般相対性理論で記述されるマクロな宇宙につながらない場合にのみ、有効ダイナミクスはバウンス付近およびその後の進化の量子ダイナミクスから逸脱することが示された。このような場合、有効ダイナミクスはバウンス時の密度を過大評価するが、それでも質的側面を非常によく捉えている。^[10]

物質を含む基礎となる時空幾何学がスケール不変性を持つ場合、これは時間の問題、イミルジの曖昧さ^[11]、および基本結合の階層問題^[12]を解決するために提案されており、結果として得られるループ量子幾何学には明確な離散ギャップや最小サイズはありません。^{[13] [14]}その結果、スケール不変のLQCでは、ビッグバンは量子バウンスに置き換えられないことが示されています。^[13]

• ビッグバウンス – 宇宙の起源のモデル
• ループ量子重力 - 量子力学と一般相対性理論を融合した量子重力理論
• 周期モデル – 無限の自己持続的な周期を含む宇宙モデル
• 正準量子重力
• ディラトン

• arxiv.org のループ量子宇宙論
• ループ量子宇宙論におけるビッグバンの量子的性質
• 重力と量子
• ループ量子宇宙論、マーティン・ボヨワルド
• 私たちの宇宙はビッグバン以前に存在していたのでしょうか？
• Abhay Ashtekar、Parampreet Singh「ループ量子宇宙論：現状報告」