核力と超弦理論

• Project Area: Research on the Emergence of Hierarchical Structure of Matter by Bridging Particle, Nuclear and Astrophysics in Computational Science
• Project/Area Number: 21105514
• 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 Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 橋本 幸士 独立行政法人理化学研究所, 橋本数理物理学研究室, 准主任研究員 (80345074)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2010: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2009: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: ホログラフィック原理 / 超弦理論 / 原子核 / 量子色力学 / クォーク / 核力 / 斥力芯 / Skyrmion / Dブレーン

Research Abstract

超弦理論のホログラフィック原理を用いた計算によって、原子核物理の基礎的な多体量子力学の作用を導出した。クォークの力学を司る量子色力学は、結合が強く解析的な計算に困難があるが、超弦理論のホログラフィック原理を用いると、具体的な解析計算が可能となる。核子の多体系を表すセットアップを超弦理論で構築し、その有効作用を求めることで、核子多体系、すなわち原子核の基礎方程式を導出した。2核子系に応用したところ、実験的に知られている斥力芯を再現し、量子色力学からの斥力芯の解析的導出となった。また、3核子系に応用したところ、付加的な斥力が働くことが発見され、中性子星やヘリウム3原子核からの示唆と一致した。核子がフェルミオンであることも導出された。これらは、原子核物理を素粒子物理とつなぐ基礎となる。これらの研究成果は、国内外の研究会において招待講演の形で講演を行った。また、全国各地の大学において、セミナー形式で招待講演を行った。さらに、招待講義の形で、超弦理論の基礎から、本研究課題の研究成果に至るまでを講演した。研究成果は、量子色力学から原子核の基礎方程式を書き下したものであり、今後、多種多様な原子核の物理をいかにこの基礎作用が導出するか、研究の基礎となるものである。本研究成果の基礎作用を用いれば、超多体系としての重い原子核の集団的な運動や励起、殻模型などが、量子色力学にもとづいて基礎づけられる可能性がある。

Research Products

• [Journal Article] A Matrix Model for Baryons and Nuclear Forces (2010)
  • Author(s): K.Hashimoto, N.Iizuka, P.Yi
  • Journal Title: Journal of High Energy Physics Volume: 1010
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Three-Body Nuclear Forces from a Matrix Model (2010)
  • Author(s): K.Hashimoto, N.Iizuka
  • Journal Title: Journal of High Energy Physics Volume: 1011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nucleon Statistics in Holographic QCD : Aharonov-Bohm Effect in a Matrix Model (2010)
  • Author(s): K.Hashimoto, N.Iizuka
  • Journal Title: Physical Review Volume: D82
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nuclear Force from String Theory (2009)
  • Author(s): Koji Hashimoto, Tadakatsu Sakai, Shigeki Sugimoto
  • Journal Title: Progress of Theoretical Physics 122 Pages: 427-476
  • NAID: 110007339486
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Nuclear Matrix Model : a path to nuclear physics from superstrings (2010)
  • Author(s): 橋本幸士
  • Organizer: Baryons'10
  • Place of Presentation: 大阪大学(大阪)
  • Year and Date: 2010-12-09
• [Presentation] Nuclear Matrix Model (2010)
  • Author(s): 橋本幸士
  • Organizer: Summer Institute 2010 Cosmology and Strings
  • Place of Presentation: 富士Calm(富士吉田)
  • Year and Date: 2010-08-09
• [Presentation] Nuclear Force from String Theory (2010)
  • Author(s): 橋本幸士
  • Organizer: 国際研究会"Chiral symmetry and confinement in clod, dense quark matter"
  • Place of Presentation: ECT^*(イタリア・トレント)
  • Year and Date: 2010-07-22
• [Presentation] Holographic QCD and Beyond (2010)
  • Author(s): 橋本幸士
  • Organizer: The 22^<nd> Rencontre de Blois-Particle Physics and Cosmology
  • Place of Presentation: Blois(フランス)
  • Year and Date: 2010-07-19
• [Presentation] Gravity Dual of Heavy Nuclei (2010)
  • Author(s): 橋本幸士
  • Organizer: Gravity and Cosmology 2010研究会
  • Place of Presentation: 京都大学基礎物理学研究所(京都市)
  • Year and Date: 2010-06-08
• [Presentation] Nuclear Physics from String Theory (2010)
  • Author(s): 橋本幸士
  • Organizer: WCU-APCTP focus program "From Dense Matter to Compact Stars"
  • Place of Presentation: APCTP(韓国・ポハン)
• [Presentation] Towards a holographic model of color-flavor locking phase (2009)
  • Author(s): Koji Hashimoto
  • Organizer: Taiwan String Theory workshop 2010
  • Place of Presentation: 台湾師範大学、台北、台湾
  • Year and Date: 2009-12-22
• [Presentation] Nuclear Force from String Theory (2009)
  • Author(s): Koji Hashimoto
  • Organizer: Strongly Coupled Gauge Theories 09
  • Place of Presentation: 名古屋大学、名古屋
  • Year and Date: 2009-12-08
• [Presentation] Nuclear Force from String Theory (2009)
  • Author(s): Koji Hashimoto
  • Organizer: 10th international conference on Hypernuclear and Strange particle physics "HYP-X"
  • Place of Presentation: J-PARC、東海村
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Remarks]
  • URL: http://ribf.riken.jp/~koji/Publication.html