カイラル対称性の破れにともなう物理の定量評価

• Project Area: Research on the Emergence of Hierarchical Structure of Matter by Bridging Particle, Nuclear and Astrophysics in Computational Science
• Project/Area Number: 23105710
• 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: Osaka University
• Principal Investigator: 深谷 英則 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (70435676)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2012: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2011: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 格子ゲージ理論 / カイラル対称性 / カイラル摂動論

Outline of Annual Research Achievements

素粒子クォークとグルーオンを記述する量子色力学(QCD)は強い相互作用をしており、そのふるまいを定量的に解析するのが難しい理論である。近年の格子ゲージ理論による数値シミュレーションの進展で、第一原理からのQCDの解析が進んでいるものの、「カイラル対称性」というクォークの持つ重要な性質を扱えるようになったのはここ数年のことである。特に、カイラル対称な理論の扱いは大きな計算コストを要求し、その代償としてシミュレーションの体積を小さくせざるを得ない。
従って、格子QCDの結果から真の物理量を抽出するには、体積が有限であることの補正が必要になる。本研究はパイ中間子有効理論(カイラル摂動論)の解析とカイラル対称な格子QCDシミュレーションを組み合わせて、有限体積効果を精密に補正し、物理量を精確に理論計算することを目標に進めてきた。
本年度は、パイ中間子の3点関数に的を絞り、共同研究者の大阪大学大学院生の鈴木貴志氏とカイラル摂動論の計算を進めた。その結果、運動量を注入した形で、さらに異なる運動量を持つ演算子の比をとることで、有限体積効果の大部分を自動的に消去できるということを見いだした。また、JLQCD共同研究の一員として進めてきた格子QCDの結果もこのカイラル摂動論の結果をよく再現し、そこからえられた電磁半径は実験値をよく再現するものであった。
当初の計画から若干の遅れは否定できないものの、私たちの見いだした手法は一般のハドロンの形状因子に応用可能であり、今後もさらなる進展が期待できるものとなった。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Two-photon decay of the neutral pion in lattice QCD (2012)
  • Author(s): X.Feng, S. Aoki, H. Fukaya, S. Hashimoto, T. Kaneko, J. Noaki, E. Shintani
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 109 Issue: 18 Pages: 182001-182001
  • DOI: 10.1103/physrevlett.109.182001
  • NAID: 120007137152
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chiral symmetry restoration, eigenvalue density of Dirac operator and axial U(1) anomaly at finite temperature (2012)
  • Author(s): S. Aoki
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 86 Issue: 11 Pages: 114512-114512
  • DOI: 10.1103/physrevd.86.114512
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pion form factors in the epsilon regime (2012)
  • Author(s): H. Fukaya (for JLQCD collaboration)
  • Journal Title: PoS LATTICE2012 Volume: 1 Pages: 198-198
• [Journal Article] Interpolation between the epsilon and p regimes (2011)
  • Author(s): S.Aoki, H.Fukaya
  • Journal Title: Physical Review D Volume: 84 Issue: 1 Pages: 14501-14501
  • DOI: 10.1103/physrevd.84.014501
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chiral interpolation in a finite volume (2011)
  • Author(s): H.Fukaya, et al
  • Journal Title: PoS (Lattice 2011) Pages: 101-101
• [Journal Article] Lattice study of 4d {\cal N}=1 super Yang-Mills theory with dynamical overlap gluino (2011)
  • Author(s): S.W.Kim, et al
  • Journal Title: PoS (Lattice 2011) Pages: 69-69
• [Journal Article] Kaon semileptonic form factors in QCD with exact chiral symmetry (2011)
  • Author(s): T.Kaneko, et al
  • Journal Title: PoS (Lattice 2011) Pages: 284-284
• [Presentation] Pion form factors in the epsilon regime (2012)
  • Author(s): Hidenori Fukaya
  • Organizer: Conference “Quarks to Universe in Computational Science”
  • Place of Presentation: Nara Prefectural New Pub- lic Hall
  • Year and Date: 2012-12-13
• [Presentation] QCD におけるランダム行列の役割 (2012)
  • Author(s): 深谷 英則
  • Organizer: 日本物理学会 2012 年秋季大会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 2012-09-18
  • Invited
• [Presentation] Pion form factors in the epsilon regime (2012)
  • Author(s): Hidenori Fukaya
  • Organizer: Workshop “New Frontiers in Lattice Gauge Theory”
  • Place of Presentation: Galileo Galilei Institute, Florence
  • Year and Date: 2012-08-07
• [Presentation] Pion form factors in the epsilon regime (2012)
  • Author(s): Hidenori Fukaya
  • Organizer: LATTICE 2012
  • Place of Presentation: Cairns convention center, Australia
  • Year and Date: 2012-06-24
• [Presentation] Lattice QCD in and out of the epsilon regime (2012)
  • Author(s): Hidenori Fukaya
  • Organizer: YIPQS-HPCI international molecule-type workshop on New-type of Fermions on the Lattice
  • Place of Presentation: 京都大学基礎物理学研究所(招待講演)
  • Year and Date: 2012-02-17
• [Presentation] Chiral interpolation in a finite volume (2011)
  • Author(s): Hidenori Fukaya
  • Organizer: 29th International Symposium on Lattice Field Theory
  • Place of Presentation: Squaw Valley, Lake Tahoe, California
  • Year and Date: 2011-07-14
• [Remarks] 大阪大学大学院理学研究科 素粒子論研究室
  • URL: http://www-het.phys.sci.osaka-u.ac.jp/index.html