虚数化学ポテンシャルと強磁場を利用したＱＣＤ相構造と状態方程式の定量的決定

• Project/Area Number: 14J01717
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 柏 浩司 京都大学, 基礎物理学研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2016: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2015: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2014: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
• Keywords: QCD相図 / 非閉じ込め相転移 / 量子色力学 / 虚数化学ポテンシャル

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、虚数化学ポテンシャルと外部磁場を利用して量子色力学（ＱＣＤ）の有限密度（有限実数化学ポテンシャル）における相構造を定量的に決定することである。本研究における重要な問題は、有限実数化学ポテンシャル領域には符号問題が存在し、第一原理計算である格子ＱＣＤ数値計算が破綻してしまう事である。そこで、符号問題の存在しない虚数化学ポテンシャル領域と外部強磁場が存在する系を考え、それらの系における格子ＱＣＤ数値計算を利用し、有効模型を拡張して信頼できる有効模型を構築することをまず目的とした。その上で、その拡張された模型を用いてＱＣＤ相構造を定量的に解明することを目指した。研究課題を遂行するため、今年度は下記にまとめる虚数化学ポテンシャルにおけるＱＣＤの研究を進めた。また、外部磁場が系に存在する場合については、京都大学理学部所属の李氏、西山氏、吉池氏との共同研究をarXiv:1507.08382 として公開し、その継続研究を議論中である。
具体的には、昨年度行った「物性物理分野において研究が進展してきたトポロジカル秩序と虚数化学ポテンシャルを利用した研究」について継続的に研究を行った。昨年度、トポロジカル秩序は我々の系には直接は使えないがそのアナロジーを利用することによって非閉じ込め相転移の擬臨界温度が定義できる可能性を示したので、この非閉じ込め相転移の定義に乗っ取った量子的秩序変数を虚数化学ポテンシャルにおけるクォーク数密度の性質を利用して構築した。本研究は、非閉じ込め相転移の性質とその定義に関係する重要な研究であり、定量的なQCD相図の理解において不可欠である。また、成果１の結果は基本的にゼロ実数化学ポテンシャルでの成果であったので、その研究を有限の化学ポテンシャル領域へ拡張した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Test for a universal behavior of Dirac eigenvalues in the complex Langevin method (2016)
  • Author(s): Terukazu Ichihara, Keitaro Nagata, Kouji Kashiwa
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 93 Issue: 9 Pages: 094511-094511
  • DOI: 10.1103/physrevd.93.094511
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Quark number holonomy and confinement-deconfinement transition (2016)
  • Author(s): Kouji Kashiwa, Akira Ohnishi
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 93 Issue: 11
  • DOI: 10.1103/physrevd.93.116002
  • NAID: 120006496955
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Evading the sign problem in the mean-field approximation through Lefschetz-thimble path integral (2015)
  • Author(s): Yuya Tanizaki, Hiromichi Nishimura, Kouji Kashiwa
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 91 Issue: 10 Pages: 1-6
  • DOI: 10.1103/physrevd.91.101701
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Topological feature and phase structure of QCD at complex chemical potential (2015)
  • Author(s): K. Kashiwa, A. Ohnishi
  • Journal Title: Phys. Lett. B Volume: 750 Pages: 282-286
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2015.09.036
  • NAID: 120005867113
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Understanding of QCD at high density from Z3-symmetric QCD-like theory (2015)
  • Author(s): Hiroaki Kouno, Kouji Kashiwa, Junichi Takahashi, Tatsuhiro Misumi, Masanobu Yahiro
  • Journal Title: Phys.Rev.D Volume: 93 Issue: 5 Pages: 056009-056009
  • DOI: 10.1103/physrevd.93.056009
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Phase structure of SU(3) gauge-Higgs unification models at finite temperature (2014)
  • Author(s): Kouji Kashiwa, Yuya Tanizaki
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 89 Issue: 11
  • DOI: 10.1103/physrevd.89.116013
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Topological nature of deconfinement transition in QCD (2017)
  • Author(s): K. Kashiwa
  • Organizer: Quarks and Compact Stars 2017
  • Place of Presentation: Kyoto university
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 虚数化学ポテンシャルを利用した非閉じ込め相転移の研究 (2017)
  • Author(s): 柏浩司
  • Organizer: 第5回ウインタースクール・研究会「中性子星の核物質」
  • Place of Presentation: 福島
• [Presentation] 斥力的ベクター型相互作用のレフシェッツ・シンブルへの影響 (2017)
  • Author(s): 柏浩司、森勇登、大西明
  • Organizer: 日本物理学会第72回年次大会
  • Place of Presentation: 大阪大学
• [Presentation] トポロジカル秩序との類似を利用した非閉じ込め相転移の研究 (2016)
  • Author(s): 柏浩司、大西明
  • Organizer: 日本物理学会 第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学
  • Year and Date: 2016-03-22
• [Presentation] Roberge-Weiss periodicity and confinement-deconfinement transition (2016)
  • Author(s): K. Kashiwa, A. Ohnish
  • Organizer: 34th International Symposium on Lattice Field Theory
  • Place of Presentation: University of Southampton
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Inhomogeneous chiral condensates and nonanalyticity under external magnetic field (2015)
  • Author(s): Kouji Kashiwa, Tong-Gyu Lee, Kazuya Nishiyama, Ryo Yoshiike
  • Organizer: Quark matter 2015
  • Place of Presentation: KOBE FASHION MART, KOBE, JAPAN
  • Year and Date: 2015-09-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Topological feature and phase diagram of QCD at complex chemical potential (2015)
  • Author(s): Kouji Kashiwa, Akira Ohnishi
  • Organizer: 33th International Symposium on Lattice Field Theory (Lattice 2015)
  • Place of Presentation: Kobe International Conference Center, Kobe, Japan
  • Year and Date: 2015-07-14
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Investigation of QCD phase structures from imaginary chemical potential region by using effective models (2015)
  • Author(s): Kouji Kashiwa
  • Organizer: Hadrons and Hadron Interaction in QCD (HHIQCD 2015)
  • Place of Presentation: 基礎物理学研究所
  • Year and Date: 2015-03-19