2016 Fiscal Year Annual Research Report
Finite Density Lattice QCD for Experiments and Observations
| Project/Area Number |
15H03663
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
中村 純 大阪大学, 核物理研究センター, 協同研究員 (30130876)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
保坂 淳 大阪大学, 核物理研究センター, 教授 (10259872)
國廣 悌二 京都大学, 理学研究科, 教授 (20153314)
初田 哲男 国立研究開発法人理化学研究所, 数理創造プログラム, プログラムディレクター (20192700)
大西 明 京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (70250412)
稲垣 知宏 広島大学, 情報メディア教育研究センター, 教授 (80301307)
隅谷 孝洋 広島大学, 情報メディア教育研究センター, 准教授 (90231381)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 有限密度 / QCD / クォーク / 格子ゲージ理論 / 符号問題 / クォーク・グルーオンプラズマ / 数値シミュレーション |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画の目的は、有限密度系のクォーク・ハドロン・原子核系の振る舞いを数値シミュレーションによって明らかにすることである。このためには、QCD（量子色力学）を格子上で計算を行う格子QCDが第一原理計算としてもっとも信頼性が高い。しかし、有限密度格子QCDは符号問題という大きな困難があり、低い密度以外の計算は不可能だと思われていた。
かつてカノニカル法という手法が提案されたことがあったが、実際に計算すると信頼できる結果は得られずに終わった。この手法は、符号問題が無い純虚数化学ポテンシャル領域でカノニカル分配関数を計算し、それから大分配関数を計算するという手法で、原理的には問題ないはずなのに、なぜうまく行かなかったのかを徹底的に調査した。
その結果、純虚数化学ポテンシャル上での計算などで、大きな桁落ちが起きていることを発見した。この桁落ちは通常の数値計算で使われる倍精度（15桁程度）ではまったく対応することができず、100桁前後の精度の多倍長計算が必要であることを明らかにした。本研究ではこの多倍長でカノニカル法の計算手法を再構築し、必要な新しい定式化を提案、テストした。
また相転移の状況を研究する有効な手法であるリー・ヤンゼロ点の計算を多倍長で行う新しいアルゴリズムを提唱した。
非常に高い密度を地上で研究できる場所としては、日本のJ-PARC、ロシアのNICA加速器での重イオン衝突反応がある。ここで予想される密度と、そのために格子QCD計算に必要な条件を調査した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
カノニカル法の問題点を明らかにすることができ、その解決手法のためには多倍長計算が必要であることを見出した。そのために、カノニカル法の計算工程の多倍長化を定式化することをほぼ完了した。
現在は計算時間の限界から、実際のクォーク質量より重い領域で計算しているが、現実のクォーク質量領域でも計算可能と思われる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
高密度が地上の実験室で実現できるのは、高エネルギー重イオン反応であるが、とくにハドロン・原子核相からクォーク相につながるような高い密度状態は日本のJ-PARC、ロシアのNICA加速器である。これらのデータと比較するためには、クォークを現実の質量まで下げると同時に、そこで無視できない自由度となるストレンジクォークの寄与を入れていく必要がある。
|
