チャーモニウム原子核の可能性を探る

• Project Area: Research on the Emergence of Hierarchical Structure of Matter by Bridging Particle, Nuclear and Astrophysics in Computational Science
• Project/Area Number: 21105504
• 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: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 佐々木 勝一 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教 (60332590)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2010: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2009: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 量子色力学 / 格子ゲージ理論 / ハドロン物理 / エキゾチック原子核 / ハドロン間相互作用 / カラーの閉じ込め

Research Abstract

前年度までに、クォークの真空偏極を無視したクェンチ近似の範囲内で、チャーモニウムが原子核に束縛されるための必要条件、「チャーモニウムと核子の間の相互作用がその相対距離に依らず常に引力的であること」を示す事ができていたが、今年度はさらに軽いクォーク(アップ、ダウン、ストレンジネス)の動的自由度を完全に取り入れ且つクォークの質量が物理点に近い、現実的な格子QCDフル計算を完遂した。QCDにおけるカラー・ファンデルワールス力が、相対距離1fm近傍で指数関数的に遮蔽される短距離力であり、カラーの閉じ込めに関連する非摂動論的効果が重要であることを格子QCDフル計算でも再確認できた。さらにチャーモニウムと核子の弾性散乱の散乱位相を数値的に求めるための新しい方法:空間方向にツイストされた周期境界条件の活用により、閾値近傍における散乱位相の計算に成功した。この閾値近傍での振る舞いから低エネルギーでの相互作用を記述する上で普遍的な量となる、散乱長と有効到達距離を求めることが可能となった。QCD第一原理計算によって、チャーモニウム-核子間のS波散乱長は0.3fm程度、有効到達距離は1.5fm程度であることが明らかとなった。これらの値からBrodskyらによってその存在が予測されてきた比較的軽い原子核にチャーモニウムが束縛したエキゾチック原子核の存在の理論的可能性がより強くなったことを指摘した。

Research Products

• [Journal Article] Charmonium-Nucleon Potential from Lattice QCD (2010)
  • Author(s): T.Kawanai, S.Sasaki
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 82
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 格子ゲージ理論に基づくチャーモニュームー核子相互作用の研究 (2010)
  • Author(s): 佐々木勝一
  • Organizer: 日本物理学会第65回年次会大会
  • Place of Presentation: 岡山大学津島キャンパス
  • Year and Date: 2010-03-23
• [Presentation] チャーモニウム原子核の可能性を探る (2010)
  • Author(s): 佐々木勝一
  • Organizer: シンポジウム「次世代スーパーコンピューターでせまる物質と宇宙の起源と構造」
  • Place of Presentation: 東京大学理学部
  • Year and Date: 2010-03-15
• [Presentation] Low-energy charmonium-nucleon scattering with twisted boundary conditions (2010)
  • Author(s): S.Sasaki
  • Organizer: The XXVIII International Symposium on LATTICE FIELD THEORY (LATTICE 2010)
  • Place of Presentation: Sardinia, Italy
• [Presentation] Charmonium-Nucleon interaction from quenched lattice QCD with relativistic heavy quark action (2009)
  • Author(s): 河内太一
  • Organizer: 第3回日米物理学会合同核物理分科会
  • Place of Presentation: 米国ハワイ州ハワイ島
  • Year and Date: 2009-10-15