研究者詳細 - 吉田　大介

写真a

ヨシダ　ダイスケ

吉田　大介

YOSHIDA Daisuke

所属

大学院多元数理科学研究科多元数理科学専攻特任助教

学位 1

博士（理学）（ 2017年3月東京工業大学）

学位の先頭へ▲

論文 8

Multi-sheet wormholes in the gravitational soliton formalism 査読有り

Makita, Y; Izumi, K; Yoshida, D; Uemichi, K

CLASSICAL AND QUANTUM GRAVITY 42 巻 ( 17 ) 2025年9月

　詳細を見る

記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Classical and Quantum Gravity

We analytically construct static regular solutions describing wormholes that connect multiple asymptotic regions, supported by a phantom scalar field. The solutions are static and axially symmetric, and are constructed using the gravitational soliton formalism, in which the equations of motion reduce to the Laplace equations on a two-dimensional sheet. However, the presence of multiple asymptotic regions necessitates the introduction of multiple such sheets. These sheets are appropriately cut and glued together to form a globally regular geometry. This gluing procedure represents the principal distinction from conventional Weyl-type solitonic solutions and is a characteristic feature of the wormhole geometries studied in this paper.

DOI： 10.1088/1361-6382/adfeb0

Web of Science

Scopus
The first law and weak cosmic censorship for de Sitter black holes 査読有り

Yoshida, D; Yoshimura, K

CLASSICAL AND QUANTUM GRAVITY 42 巻 ( 11 ) 2025年6月

　詳細を見る

記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Classical and Quantum Gravity

We apply Iyer-Wald’s covariant phase space formalism to asymptotically de Sitter spacetimes and establish the thermodynamic first law, expressed in terms of the Abbott-Deser mass. Similar to Iyer-Wald’s first law for asymptotically flat black holes, our first law applies to general asymptotically de Sitter perturbations around a Reissner-Nordström-de Sitter black hole, without imposing any symmetry for the perturbations. We explicitly derive the first law up to the second order in perturbation. Additionally, we apply this first law to a thought experiment involving the overcharging of a Reissner-Nordström-de Sitter black hole by injecting energy and charge sources. We find that asymptotically de Sitter black holes cannot be overcharged, provided that the null energy condition holds, thereby reinforcing the weak cosmic censorship conjecture.

DOI： 10.1088/1361-6382/add787

Web of Science

Scopus
Removing naked singularities in static axially symmetric spacetimes by patching with flat spacetimes 査読有り

Saito, D; Yoshida, D

PHYSICAL REVIEW D 111 巻 ( 2 ) 2025年1月

　詳細を見る

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

We investigate static, axially symmetric spacetimes without naked singularities that are constructed by patching Weyl class spacetimes with the flat spacetimes. Once the exterior geometry is specified, the junction conditions determine the shape of a thin shell, which is the boundary between the two patched spacetimes, and the distribution of the energy and pressure on this shell, leaving a parameter representing the shell size free. We examine the cases where the exterior of the shell is given by Curzon-Chazy or Zipoy-Voorhees spacetimes. For each case, we find a lower bound on the shell size. Additionally, we find that the weak and null energy conditions are satisfied for any shell size, while the dominant energy condition is satisfied for sufficiently large shells. These results provide concrete examples of nonsingular spacetimes with nonspherically symmetric exteriors that respect the energy conditions.

DOI： 10.1103/PhysRevD.111.024031

Web of Science

Scopus
Loosely Trapped Surface for Slowly Rotating Black Hole 査読有り Open Access

Izumi, K; Shiromizu, T; Yoshida, D; Tomikawa, Y; Yoshino, H

PROGRESS OF THEORETICAL AND EXPERIMENTAL PHYSICS 2024 巻 ( 11 ) 2024年11月

　詳細を見る

記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：Progress of Theoretical and Experimental Physics

We construct the marginal loosely trapped surface (marginal LTS) for the Kerr spacetime with a small Kerr parameter perturbatively, where the LTS condition is saturated. An LTS is a surface that specifies the strong gravity region, which is a generalization of the photon sphere in the Schwarzschild spacetime. It turns out that there are an infinite number of marginal LTSs. At the leading order of the small Kerr parameter, all of the marginal LTSs have the same area. However, one can see that the maximal marginal LTS among them is uniquely determined at the higher order.

DOI： 10.1093/ptep/ptae158

Open Access

Web of Science

Scopus
Cutoff scale of quadratic gravity from quantum focusing conjecture 査読有り Open Access

Kanai, T; Maeda, K; Noumi, T; Yoshida, D

PHYSICAL REVIEW D 110 巻 ( 8 ) 2024年10月

　詳細を見る

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

We derive the cutoff length scale of the quadratic gravity in d≥5 dimensional spacetime by demanding that the quantum focusing conjecture for the smeared quantum expansion holds at the classical level. The cutoff scale has a different dependence on the spacetime dimension depending on the sign of the coupling constant of the quadratic gravity. We also investigate a concrete example of the five-dimensional Schwarzschild spacetime and directly confirm that the quantum focusing conjecture holds when the quantum expansion is smeared over the scale larger than our cutoff scale.

DOI： 10.1103/PhysRevD.110.084037

Open Access

Web of Science

Scopus
Gedanken experiments to destroy a black hole by a test particle: Multiply charged black hole with higher derivative corrections 査読有り Open Access

Izumi, K; Noumi, T; Yoshida, D

PHYSICAL REVIEW D 110 巻 ( 4 ) 2024年8月

　詳細を見る

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

We investigate a gedanken experiment to destroy an extremally charged black hole by dropping a test particle, provided that there are multiple U(1) gauge fields coupled with each other through higher derivative interactions. It is known that the Coulomb repulsion prevents a test particle that would break the extremal condition from falling into an extremal black hole and therefore the black hole cannot be destroyed. We extend this observation to include higher derivative corrections. Although the extremal condition is modified by the higher derivative interactions, we find that the repulsive force induced by the higher derivative couplings is responsible for preventing a test particle that would break the modified extremal condition to reach the event horizon. Thus, we confirm that the weak cosmic censorship conjecture holds for extremally charged black holes even in the presence of higher derivative corrections, as long as the test particle approximation is justified.

DOI： 10.1103/PhysRevD.110.044008

Open Access

Web of Science

Scopus
Entropy bound and a geometrically nonsingular universe 査読有り

Kanai, T; Nomura, K; Yoshida, D

PHYSICAL REVIEW D 108 巻 ( 10 ) 2023年11月

　詳細を見る

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

Bousso's entropy bound is a conjecture that the entropy through a null hypersurface emanating from a two-dimensional surface with a nonpositive expansion is bounded by the area of that two-dimensional surface. We investigate the validity of Bousso's entropy bound in the spatially flat, homogeneous, and isotropic universe with an adiabatic entropy current. We find that the bound is satisfied in the entire spacetime in which a cutoff time is introduced based on the entropy density and the energy density. Compared to the previously used prescription which puts a cutoff near the curvature singularity, our criterion for introducing the cutoff is applicable even to a nonsingular universe. Our analysis provides an interpretation of the incompleteness implied by the recently proposed singularity theorem based on the entropy bounds.

DOI： 10.1103/PhysRevD.108.104024

Web of Science

Scopus
Implications of the singularity theorem for the size of a nonsingular universe 査読有り国際誌 Open Access

Nomura, K; Yoshida, D

PHYSICAL REVIEW D 106 巻 ( 12 ) 2022年12月

　詳細を見る

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

A general property of universes without initial singularity is investigated based on the singularity theorem, assuming the null convergence condition and the global hyperbolicity. As a direct consequence of the singularity theorem, the universal covering of a Cauchy surface of a nonsingular universe with a past trapped surface must have the topology of S3. In addition, we find that the affine size of a nonsingular universe, defined through the affine length of null geodesics, is bounded above. In the case where a part of the nonsingular spacetime is described by Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker spacetime, we find that this upper bound can be understood as the affine size of the corresponding closed de Sitter universe. We also evaluate the upper bound of the affine size of our Universe based on the trapped surface confirmed by recent observations of baryon acoustic oscillations, assuming that our Universe has no initial singularity.

DOI： 10.1103/PhysRevD.106.124016

Web of Science

Scopus

▼全件表示

論文の先頭へ▲

講演・口頭発表等 28

漸近的反ドジッター時空におけるバルクショートカットについて

吉田大介

日本物理学会第80回年次大会(2025) 2025年9月16日

　詳細を見る

開催年月日： 2025年9月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

国名：日本国
Apparent Horizons Associated with Dynamical Black Hole Entropy

Daisuke Yoshida

QG Summer Workshop 2025 2025年9月12日

　詳細を見る

開催年月日： 2025年9月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）

国名：日本国
Wormholes as Perturbations of Near-Horizon, Near-Extremal Black Hole Geometries: No-Go Theorems

2025年9月5日

　詳細を見る

開催年月日： 2025年9月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）

国名：日本国
Introduction to the Causal Structure of Spacetime 招待有り国際会議

Daisuke Yoshida

The 7th "Extreme Universe" School 2025年6月30日

　詳細を見る

開催年月日： 2025年6月 - 2025年7月

記述言語：英語会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等

国名：日本国
Removing naked singularities in static axially symmetric spacetimes by patching with the flat spacetimes 国際会議

Daisuke Yoshida

Gravity 2025: New Horizon of Black Hole Physics 2025年1月27日

　詳細を見る

開催年月日： 2025年1月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）

国名：日本国
The First Law and Cosmic Censorship for de Sitter Black Holes 国際会議

Daisuke Yoshida

2nd Bangkok workshop on Gravity & Cosmology 2025年1月10日

　詳細を見る

開催年月日： 2025年1月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）

国名：タイ王国
Can Charged Shells Extremize or Overcharge Black Holes? 国際会議

Daisuke Yoshida

The 33rd Workshop on General Relativity and Gravitaion in Japan 2024年12月2日

　詳細を見る

開催年月日： 2024年12月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）

国名：日本国
First Law and Weak Cosmic Censorship for de Sitter Black Holes 国際会議

Daisuke Yoshida

Quantum Extreme Universe: Matter, Information, and Gravity 2024年10月21日

　詳細を見る

開催年月日： 2024年10月

記述言語：英語会議種別：ポスター発表

国名：日本国
First Law and Weak Cosmic Censorship for de Sitter Black Holes

Daisuke Yoshida

Fourth Annual Meeting of Extreme Universe Collaboration 2024年9月27日

　詳細を見る

開催年月日： 2024年9月

記述言語：英語会議種別：ポスター発表

国名：日本国
Thermodynamics of de Sitter black holes

Daisuke Yoshida

The 3rd young researchers‘ workshop of the Extreme Universe Collaboration 2024年9月14日

　詳細を見る

開催年月日： 2024年9月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（招待・特別）
ドジッター時空におけるブラックホールの熱力学法則と宇宙検閲官仮説

吉田大介

第25回特異点研究会 2024年9月5日

　詳細を見る

開催年月日： 2024年9月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）
Thermodynamics of de Sitter black holes and the cosmic censorship conjecture

Daisuke Yoshida

QG Summer Workshop 2024 2024年8月30日

　詳細を見る

開催年月日： 2024年8月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）
Initial Singularities of the Universe 招待有り国際会議

Daisuke Yoshida

From Fundamental Physics to the Universe 2024年3月2日

　詳細を見る

開催年月日： 2024年3月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（招待・特別）

国名：インド
Singularity Theorem & Initial Singularity of the Universe

Daisuke Yoshida

The second young researchers' workshop of the Extreme Universe Collaboration 2024年2月20日

　詳細を見る

開催年月日： 2024年2月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）
特異点の無い宇宙の大きさについて

吉田大介

2024年2月11日

　詳細を見る

開催年月日： 2024年2月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）
特異点の無い宇宙の大きさについて

吉田大介

一般相対論と幾何 2024年2月8日

　詳細を見る

開催年月日： 2024年2月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）
Entropy Bound and Geometrically Nonsingular Universe

Cosmology and Gravity at Kobe 2023 2023年9月29日

　詳細を見る

開催年月日： 2023年9月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）
ゲージ場間の相互作用と裸の特異点について

吉田大介

日本物理学会第78回年次大会(2023) 2023年9月16日

　詳細を見る

開催年月日： 2023年9月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）
Entropy Bound and a Geometrically Nonsingular Universe 国際会議

Daisuke Yoshida

YIPQS long-term workshop Quantum Information, Quantum Matter and Quantum Gravity 2023年9月4日

　詳細を見る

開催年月日： 2023年9月 - 2023年10月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）

国名：日本国
ゲージ場間の相互作用と裸の特異点について

吉田大介

第24回特異点研究会 2023年8月31日

　詳細を見る

開催年月日： 2023年8月 - 2023年9月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）
cosmic censorship conjecture and interaction between gauge fields 国際会議

Daisuke Yoshida

Gravity 2023: Dawn of field theoretic approach 2023年7月19日

　詳細を見る

開催年月日： 2023年7月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）

国名：日本国
Entropy Bound and Non-Singular Universe

Daisuke Yoshida

The first young researchers' workshop of the Extreme Universe Collaboration 2023年2月16日

　詳細を見る

開催年月日： 2023年2月

記述言語：英語会議種別：ポスター発表
Entropy Bound and Non-singular universe

2022年12月30日

　詳細を見る

開催年月日： 2022年12月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）
Implications of the Singularity Theorem for the Size of a Non-Singular Universe

Daisuke Yoshida

Second Annual Meeting of Extreme Universe Collaboration 2022年12月27日

　詳細を見る

開催年月日： 2022年12月

記述言語：英語会議種別：ポスター発表
特異点の無い宇宙の一般的性質について

吉田大介

日本物理学会2022年秋季大会 2022年9月7日

　詳細を見る

開催年月日： 2022年9月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）
Implications of the singularity theorem for the size of a non-singular universe

Daisuke Yoshida

QG summer school 2022 2022年9月1日

　詳細を見る

開催年月日： 2022年8月 - 2022年9月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）
Kobe Workshop on Cosmology and Fundamental Physics 招待有り国際会議

Daisuke Yoshida

Implications of the singularity theorem for the size of a non-singular universe 2022年7月7日

　詳細を見る

開催年月日： 2022年7月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（招待・特別）

国名：日本国
Implications of singularity theorem for non-singular universe

Daisuke Yoshida

Gravity: Current challenges in black hole physics and cosmology 2022年6月24日

　詳細を見る

開催年月日： 2022年6月 - 2022年7月

記述言語：英語会議種別：口頭発表（一般）

国名：日本国

▼全件表示

講演・口頭発表等の先頭へ▲

科研費 1

量子重力理論に基づくインフレーション以前の宇宙像

研究課題/研究課題番号：20K14469 2020年4月 - 2025年3月

科学研究費助成事業若手研究

吉田大介

　詳細を見る

担当区分：研究代表者

配分額：4160000円（直接経費：3200000円、間接経費：960000円）

現在の標準的な宇宙論では、宇宙はビックバン期以前にインフレーション期にあったとされています。このようなインフレーション宇宙は過去に遡っていくと初期特異点に到達する場合が知られています。本研究では、量子宇宙論と超弦理論の2種の量子重力理論に基づき、特異点を解消したインフレーション以前の宇宙像を明らかにすることを目的とします。量子宇宙論については、近年提唱された特異点の無い振動宇宙からインフレーション宇宙へのトンネル効果による遷移モデルの不安定性の問題の解決に臨みます。超弦理論については、インフレーション宇宙の初期特異点の、弦の巻き付き自由度による解消機構を定式化を行います。
本研究は、時空特異点の無いようなインフレーション以前の宇宙像の解明を目標としています。前年度の研究では、ヌルエネルギー条件に基づくペンローズの特異点定理を応用し、特異点の無い宇宙の普遍的性質を解明しました。そこでは、宇宙がヌルエネルギー条件を満たしていたとしても、宇宙空間がコンパクトでかつ、ヌル測地線に基づく宇宙の大きさが、膨張率で決まる上限より小さい場合には、特異点の無い宇宙が得られる、ということが明らかになりました。
近年、エントロピーの議論に基づく新しい視点による特異点定理が提唱されています。ペンローズの特異点定理と比較すると、コンパクトな空間を持った時空に対しても、特異点の存在を予言するという点が大きな違いです。本年度は、このようなエントロピーに基づく特異点定理と、従来のペンローズの特異点定理の相違について研究を行いました。特に、ペンローズの定理の仮定を破るコンパクトな空間を持った特異点の無い宇宙に対し、エントロピーの性質を調べました。その結果、このような例では、エントロピー密度に対する特異点が生じており、エントロピーに基づく特異点定理の仮定が破れていることを明らかにしました。
昨年度に引き続き、特異点定理の立場から特異点の無い宇宙の新たな性質を調べることができました。特に、エントロピーという新しい視点から理解が得られたため、研究はおおむね順調に進展していると判断できます。
本年度の研究で扱ったようなエントロピーと時空の特異点の性質をより深く理解していきたいと考えています。特に、エントロピーの性質と、特異点定理の鍵となる時空に対するヌルエネルギー条件の両者を包括する形での一般化として提唱されている、量子的ヌルエネルギー条件に注目し、高階微分重力理論を用いた検証を行おうと計画しています。

科研費の先頭へ▲