| Project/Area Number |
21K03553
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | Hiroshima University (2022-2023)
Kyoto University (2021) |
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Principal Investigator |
滑川 裕介 広島大学, AI・データイノベーション教育研究センター, 特任助教 (00377946)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | 原子核(理論) / 原子核（理論） |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、中性子星内部などの高密度領域における物質の性質解明を目的としている。低密度もしくは極端に高密度における性質は既存の研究手法により良く調べられている。一方、中性子星の物理に重要となる中間領域は理解が十分でない。ただし、我々の研究を含む最近の進展により、中間的高密度領域でも一部であれば複素ランジュバン法と呼ばれる手法により非摂動計算が可能であると判明した。この成果を踏まえ「極限状態で物質は、どのように振る舞うのか?」という問いに挑む。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、格子量子色力学計算を用いた高密度領域における物質の性質解明である。ゼロ密度領域では伝統的なモンテカルロ法が使用可能であり、精密な格子量子色力学シミュレーションが実行されている。一方、有限密度領域では作用に虚数部分が生じるため、作用を含む重み部分を確率とみなせず、伝統的手法が使えない。本研究では、この符号問題が生じる系でも一部ならば適用可能な複素ランジュバン法による格子量子色力学シミュレーションを進めると共に、より広範囲に適用可能と期待される世界体積ハイブリッドモンテカルロ法および経路最適化法の開発を進める。
本年度は、まず複素ランジュバン法による格子量子色力学シミュレーションを進めた。新たにダイクォークソース項を加えた複素ランジュバンシミュレーションにより、小さい体積ならばカラー超伝導相の擬オーダーパラメータが有意な精度で計算できるようになった。無限体積極限およびソース項の大きさがゼロへの極限値を求めれば、相構造を確定できる。ソース項の大きさおよび体積を変えたシミュレーションを実行し、それらの依存性を調べている。また、世界体積ハイブリッドモンテカルロ法に関しては、アルゴリズムをさらなる改良した後、有限密度4次元スカラー理論と1次元および2次元ハバード模型へ適用した。期待された計算時間スケーリングおよび既存の計算手法との物理量期待値の一致を確認できた。経路最適化法は、離散系へ初めて適用した。イジング模型に対してハバード・ストラトノビッチ変換を用いることで離散和を積分に置き換え、経路最適化法が使用できる。計算結果は厳密値を正しく再現し、経路最適化法の有効性を確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画作成時には想定していなかった複素ランジュバン法におけるカラー超伝導相の擬オーダーパラメータの大きなゆらぎをダイクォークソース項を加えることで抑制できた。また、世界体積ハイブリッドモンテカルロ法および経路最適化法はアルゴリズムの改良が進み、さまざまな理論模型で有効性を確認できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
カラー超伝導相の相構造確定を目指し、複素ランジュバン法によるダイクォークソース項の大きさおよび体積を変えたシミュレーションを実行し、パラメータ依存性を調べる。世界体積ハイブリッドモンテカルロ法および経路最適化法に関しては、量子色力学への適用を目指しアルゴリズムを改良すると共に、より複雑な理論模型への適用を進める。
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