Study of hierarchical structure through near-threshold states

• Project Area: Clustering as a window on the hierarchical structure of quantum systems
• Project/Area Number: 19H05150
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 兵藤 哲雄 東京都立大学, 理学研究科, 准教授 (60539823)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: ハドロン間相互作用 / 運動量相関関数 / 理論核物理 / ハドロン分光学 / ストレンジネス / 共鳴状態 / 複合性

Outline of Research at the Start

物理学の様々な階層で閾値近傍にクラスター的な状態が現れることが指摘されている。ハドロン物理学では、K中間子と核子の閾値近傍に現れるΛ(1405)共鳴がハドロン分子構造の代表的な例として挙げられる。本研究では、閾値近傍に現れる状態の構造を記述する一般的な枠組みを構築し、ハドロン物理で得られた知見を起点として階層性を横断する物理を展開する。

Outline of Annual Research Achievements

ハドロンが多重発生する高エネルギー陽子陽子衝突および陽子原子核衝突実験で，終状態のハドロン対生成量の運動量依存性を調べることで，2粒子運動量相関関数を測定することができる．ハドロン間の終状態相互作用の情報が反映される2粒子相関関数は，ハドロン間相互作用を決定する新たな手法として注目を集めている．特に，直接の散乱実験が難しいストレンジネスS=-2のバリオン対に対して，最近LHCのALICE実験が2粒子相関関数を測定し，バリオン間相互作用の新たな情報が得られると期待されている．しかしLambda Lambdaとp Xi-は強い相互作用で互いに遷移できるため，それぞれのチャンネルの独立な解析からは，相互作用の情報を正しく引き出すことができない．本研究ではN Xi-Lambda Lambdaのチャンネル結合を陽に取り扱い，運動量相関関数の計算を行う．バリオン間の強い相互作用は，物理点近傍での格子QCD計算で求められたHAL QCDポテンシャルを用い，ガウス関数型のソース関数を利用する．チャンネル結合効果に加えて，アイソスピン多重項間の閾値のエネルギー差，荷電粒子間のクーロン相互作用などを完全な形で取り込んだバリオン間相関関数を計算する．結果として，pXi-およびLambda Lambda相関関数の実験データの特徴的な振る舞いが定量的に再現されることを示した．理論の予言が実験と一致したことにより，NXi相互作用とLambda Lambda相互作用は共に引力的であるが，束縛状態や準束縛状態を作るほど相互作用は強くはないことが明らかになった．N Xi-Lambda Lambda系にはHダイバリオンと呼ばれる束縛状態があらわれる可能性が議論されていたが，本研究の結果は少なくともN Xi-Lambda Lambdaの閾値近傍には物理的な（準）束縛状態はあらわれないことを示唆している．

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Femtoscopic study of coupled-channel N Xi and Lambda Lambda interactions (2022)
  • Author(s): Kamiya Y.、Sasaki K.、Fukui T.、Hyodo T.、Morita K.、Ogata K.、Ohnishi A.、Hatsuda T.
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 105 Issue: 1 Pages: 014915-014915
  • DOI: 10.1103/physrevc.105.014915
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Range correction in the weak-binding relation for unstable states (2022)
  • Author(s): Kinugawa Tomona、Hyodo Tetsuo
  • Journal Title: PoS Volume: PANIC2021 Pages: 176-176
  • DOI: 10.22323/1.380.0176
  • Open Access
• [Journal Article] Role of the effective range in the weak-binding relation (2022)
  • Author(s): Kinugawa Tomona、Hyodo Tetsuo
  • Journal Title: EPJ Web of Conferences Volume: 262 Pages: 01019-01019
  • DOI: 10.1051/epjconf/202226201019
  • Open Access
• [Journal Article] Femtoscopic study of coupled-channel baryon-baryon interactions with $S=-2$ (2022)
  • Author(s): Ohnishi Akira、Kamiya Yuki、Sasaki Kenji、Fukui Tokuro、Hyodo Tetsuo、Morita Kenji、Ogata Kazuyuki、Hatsuda Tetsuo
  • Journal Title: PoS Volume: PANIC2021 Pages: 212-212
  • DOI: 10.22323/1.380.0212
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Femtoscopic Study of $$N \Xi $$ Interaction and Search for the H Dibaryon State Around the $$N \Xi $$ Threshold (2021)
  • Author(s): Ohnishi Akira、Kamiya Y.、Sasaki K.、Fukui T.、Hatsuda T.、Hyodo T.、Morita K.、Ogata K.
  • Journal Title: Few-Body Systems Volume: 62 Issue: 3 Pages: 42-42
  • DOI: 10.1007/s00601-021-01626-z
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Probing ΩΩ and pΩ dibaryons with femtoscopic correlations in relativistic heavy-ion collisions (2020)
  • Author(s): Morita Kenji、Gongyo Shinya、Hatsuda Tetsuo、Hyodo Tetsuo、Kamiya Yuki、Ohnishi Akira
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 101 Issue: 1 Pages: 015201-015201
  • DOI: 10.1103/physrevc.101.015201
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] K-p Correlation Function from High-Energy Nuclear Collisions and Chiral SU(3) Dynamics (2020)
  • Author(s): Kamiya Yuki、Hyodo Tetsuo、Morita Kenji、Ohnishi Akira、Weise Wolfram
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 124 Issue: 13 Pages: 132501-132501
  • DOI: 10.1103/physrevlett.124.132501
  • NAID: 130008155890
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Nature of the D0* meson in Dπ scattering with chiral symmetry (2019)
  • Author(s): Sugiura Takumi、Hyodo Tetsuo
  • Journal Title: Physical Review C Volume: 99 Issue: 6 Pages: 065201-065201
  • DOI: 10.1103/physrevc.99.065201
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Model-independent Study on the Structure of Λ(1405) (2019)
  • Author(s): Kamiya Yuki、Hyodo Tetsuo
  • Journal Title: JPS Conference Proceedings Volume: 26 Pages: 022007-022007
  • DOI: 10.7566/jpscp.26.022007
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Lambda(1405) as a hadronic molecule (2022)
  • Author(s): Tetsuo Hyodo
  • Organizer: Second International Workshop on the Extension Project for the J-PARC Hadron Experimental Facility
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Yuki Kamiya, Tetsuo Hyodo, Akira Ohnishi (2022)
  • Author(s): 高エネルギー衝突実験でのチャームメソン系の運動量相関関数
  • Organizer: 日本物理学会2022年年次大会
• [Presentation] 高エネルギー衝突実験でのメソンバリオン相関関数の解析 (2021)
  • Author(s): Yuki Kamiya, Tetsuo Hyodo, Akira Ohnishi
  • Organizer: 日本物理学会2021年秋季大会
• [Presentation] Theoretical analysis of the K-p and meson-baryon correlation functions from high-energy collisions (2021)
  • Author(s): Yuki Kamiya, Tetsuo Hyodo, Akira Ohnishi
  • Organizer: EXA online conference 2021
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Hadron-hadron interaction from heavy-ion results (2021)
  • Author(s): Tetsuo Hyodo
  • Organizer: Double charm tetraquark and other exotics
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Lambda(1405) as a hadronic molecule (2020)
  • Author(s): Tetsuo Hyodo
  • Organizer: Workshop "Physics of heavy-quark and exotic hadrons"
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Size and structure of near-threshold states (2020)
  • Author(s): Tetsuo Hyodo
  • Organizer: 2nd workshop ``Clusters in quantum systems: from atoms to nuclei and hadrons"
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 閾値近傍状態の構造について (2020)
  • Author(s): 兵藤哲雄
  • Organizer: 日本物理学会 第75回年次大会
• [Presentation] Exotic hadrons and emergent long range correlation in QCD (2019)
  • Author(s): Tetsuo Hyodo
  • Organizer: 第二回クラスター階層領域研究会
• [Presentation] Dynamically generated hadron resonances (2019)
  • Author(s): Tetsuo Hyodo
  • Organizer: XIII International Conference on Hadron Spectroscopy and Structure (HADRON2019)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Nature of the D_0^* meson in D pi scattering with chiral symmetry (2019)
  • Author(s): Tetsuo Hyodo
  • Organizer: Chiral and heavy quark symmetries in quark-hadron physics
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Kbar N and Omega N interactions in effective field theory (2019)
  • Author(s): Tetsuo Hyodo
  • Organizer: FemTUM19
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 高エネルギー衝突実験でのK-p相関と反K中間子核子相互作用 (2019)
  • Author(s): 兵藤哲雄
  • Organizer: 日本物理学会 2019年秋季大会
• [Presentation] Status of Lambda(1405) in chiral dynamics (2019)
  • Author(s): Tetsuo Hyodo
  • Organizer: XVth Rencontres du Vietnam Perspectives in Hadron Physics
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Lambda(1405) as a hadronic molecule (2019)
  • Author(s): Tetsuo Hyodo
  • Organizer: Universal physics in Many-Body Quantum Systems - From Atoms to Quarks
  • Int'l Joint Research / Invited