• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Topological analyses of hadron-quark transition by persistent homology

Research Project

Project/Area Number 20K03974
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
Research InstitutionSaga University

Principal Investigator

Kouno Hiroaki  佐賀大学, 理工学部, 教授 (80234706)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2021: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Keywordsパーシステントホモロジー / 量子色力学 / 現象論模型 / クォーク / 相転移 / ハドロン / トポロジー
Outline of Research at the Start

本研究では量子色力学の格子シミュレーションや、有効模型でのシミュレーションを行い、それをパーシステントホモロジーの手法で解析する事を行い、ハドロン相とクォーク相のトポロジー的な特徴を解析する。まず計算機上の離散化された格子空間で量子色力学やその現象論模型による統計力学的シミュレーションを行い、配位生成を行う。次にそれらから物理量を計算し、期待値や分布等を求める。それらの温度依存性、化学ポテンシャル依存性などを解析する。さらに、物理量をパーシステントホモロジーの手法を用いて解析し、その位相幾何学的な性質を調べ、クォーク・ハドロン転移の特徴を調べ、クォーク相とハドロン相を識別する。

Outline of Final Research Achievements

Using the persistent homology method, topological properties of hadron-quark transition was studied. It is well known that hadrons (baryons and mesons) consist of quarks and anti-quarks. At high temperature and/or high density, transitions from hadrons to quark matter are expected to occur. In principle, this phenomenon is described by Quantum chromodynamics (QCD) which is the basic theory of strong interaction. However, at high temperature, this transition is smooth crossover and it is difficult to distinguish quark phase from hadron phase. In this research, topology of the data obtained by using the simulations of QCD and its effective theory was analyzed by using the persistent homology analyses. It was shown that quark phases can be distinguished from hadron phase by the persistent homology analyses.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

クォーク物質は加速器での生成が成功したと考えられているが、それ以外にも宇宙初期の高温状態や中性子星などの超高密度天体の内部にも存在していると考えられる。したがって、高温高密度におけるハドロンからクォーク物質への転移は、素粒子・原子核物理学のみならず、宇宙物理学や天体物理学においても非常に重要な問題である。しかし、その転移の性質はまだよく解明されていない。この研究は、この転移の解明に新しい手法を提案するものであり、大きな学術的意義がある。また、素粒子・原子核や宇宙・天体物理学は人類の根源的な問に答えるものであり、その意味で社会的意義も大きいと考えらえる。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 6 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Persistent Homology Analysis for Dense QCD Effective Model with Heavy Quarks2022

    • Author(s)
      Kashiwa Kouji、Hirakida Takehiro、Kouno Hiroaki
    • Journal Title

      Symmetry

      Volume: 14 Issue: 9 Pages: 1783-1783

    • DOI

      10.3390/sym14091783

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Z3 -QCD and persistent homology2022

    • Author(s)
      Hiroaki Kouno, Kashiwa Kouji、Hirakida Takehiro
    • Journal Title

      Annual report 2021 (2021 Highlights), RCNP, Osaka University

      Volume: 2021 Pages: 1-9

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Multiplicity, probabilities, and canonical sectors for cold QCD matter2022

    • Author(s)
      Kashiwa Kouji、Kouno Hiroaki
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 105 Issue: 5

    • DOI

      10.1103/physrevd.105.054017

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Anatomy of the dense QCD matter from canonical sectors2021

    • Author(s)
      Kashiwa Kouji、Kouno Hiroaki
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 103 Issue: 11

    • DOI

      10.1103/physrevd.103.114020

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Nonanalyticity, sign problem, and Polyakov line in a Z3-symmetric heavy quark model at low temperature: Phenomenological model analyses2021

    • Author(s)
      Kouno Hiroaki、Kashiwa Kouji、Hirakida Takehiro
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 104 Issue: 1

    • DOI

      10.1103/physrevd.104.014012

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Number density in Z3-symmetric lattice QCD at finite chemical potential under the phase quenched approximation2021

    • Author(s)
      Hiroaki Kouno
    • Journal Title

      佐賀大学理工学部集報

      Volume: 50 Pages: 1-5

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Journal Article] Information theoretical view of QCD effective model with heavy quarks2021

    • Author(s)
      Kashiwa Kouji、Kouno Hiroaki
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 103 Issue: 1 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1103/physrevd.103.014014

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 素粒子原子核物理学におけるパーシステントホモロジー解析2020

    • Author(s)
      河野宏明,開田丈寛
    • Journal Title

      佐賀大学理工学部集報

      Volume: 49 Pages: 1-5

    • NAID

      120007119934

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 量子色力学におけるパーシステントホモロジーの応用2022

    • Author(s)
      河野宏明,柏浩司,開田丈寛
    • Organizer
      第128回日本物理学会九州支部例会 熊本大学
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 量子色力学の有効模型の複素化学ポテンシャル領域における解析2021

    • Author(s)
      河野宏明,柏浩司,開田丈寛
    • Organizer
      日本物理学会2021年秋季大会 オンライン開催
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] カノニカル法に基づいたQCD相構造の研究2021

    • Author(s)
      柏浩司、河野宏明
    • Organizer
      日本物理学会2021年秋季大会 オンライン開催
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 低温極限における有効ポリヤコフライン模型2021

    • Author(s)
      河野宏明,柏浩司,開田丈寛
    • Organizer
      第127回日本物理学会九州支部例会 オンライン開催
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] カノニカル法を利用した有限密度QCD物質の研究2021

    • Author(s)
      柏浩司、河野宏明
    • Organizer
      第127回日本物理学会九州支部例会 オンライン開催
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Persistent homology analysis for QCD effective models2021

    • Author(s)
      Kouji Kashiwa, Hiroaki Kouno, Takehiro Hirakida
    • Organizer
      LATTICE 21 (The 38th International Symposium on Lattice Field Theory)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Z3対称な量子色力学における格子シミュレーション2021

    • Author(s)
      河野宏明
    • Organizer
      大阪大学サイバーメディアセンター2020年度公募型利用制度成果報告会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] QCDの有効模型とパーシステントホモロジー解析2020

    • Author(s)
      河野宏明,開田丈寛,柏浩司,高橋純一,八尋正信
    • Organizer
      日本物理学会 2020年秋季大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 有限アイソスピン密度がある場合のZ3対称な格子QCD計算2020

    • Author(s)
      河野宏明,開田丈寛,高橋純一,八尋正信
    • Organizer
      第126回日本物理学会九州支部例会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi