2015 Fiscal Year Annual Research Report
信頼性の高い有効模型の構築とそれを用いたＱＣＤ物性の解明
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15J04094
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
石井 優大 九州大学, 理学府, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2017-03-31
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| Keywords | 中間子遮蔽質量 / 中間子極質量 / U(1)_A対称性の実効的回復 / KMT相互作用 / EPNJL模型 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
クォークとグルーオンは物質の最小単位であり, 有限温度・有限密度で多彩な物性(QCD物性)を示す. 中性子星内部などの高密度領域では第一原理計算(格子QCD計算)が困難となるため, QCD物性の大部分は確定していない. そこで我々は格子QCD計算が可能な領域で有効模型を構築し, その模型を用いて有限温度・有限密度全域におけるQCD物性を解明する. 今年度ではゼロ密度・有限温度において u, d, s クォーク物質に対する有効模型を構築した. 有効模型としてEntanglement Polyakov-loop extended Nambu－Jona-Lasinio (EPNJL) 模型を用いた. さらにKobayashiーMaskawaー’t Hooft (KMT)相互作用の強さKに温度依存性K(T)を導入した. K(T)はカイラル相転移の次数やカラー超電導相の有無に対して重要であるにもかかわらず, 多くの計算で無視されてきた. K(T)がU(1)_A対称性の実行的回復と密接に関係していることに着目し, 「π, a0中間子の遮蔽質量差」に対する格子QCD計算の結果からK(T)を決定した. 得られたK(T)の妥当性を確かめるため, U(1)_A対称性の実効的回復と関係した別の物理量「π, a0 中間子の感受率の差」を計算し, 格子 QCD 計算の結果と比較した. 両者には定量的な一致がみられた. さらにEPNJL模型は「カイラル凝縮の温度依存性, カイラル相転移温度, 閉じ込め相転移温度」の結果についても再現した. このように格子QCD計算と整合的な模型を用いて, カイラル相転移におけるu, d, sクォーク質量依存性を決定した. また, 中間子極質量の温度依存性を計算した. この温度依存性はハドロン物質の有効模型へのinputとなり, 次年度の研究で本質的な役割を果たす.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度までの研究ではu, dクォークのみを含む系を扱い, ゼロ密度・有限温度におけるEPNJL模型を構築した. そこで本年度ではより現実的な系を扱うためにsクォークを導入し, EPNJL模型を有限密度領域へと拡張した. ゼロ密度・有限温度において「秩序変数, 熱力学量, 遮蔽質量」に対する格子QCD計算の結果から, EPNJL模型の相互作用の強さを決定した. 新たな効果として「KMT相互作用の強さの温度依存性」を導入した. 構築された模型を用いて中間子極質量の温度依存性を計算した. ここまでの研究は当初の計画通りに進められた. 有限密度や有限純虚数密度への拡張については, EPNJL模型の定式化まで完了している. 格子QCD計算の結果との比較については次年度の課題とする.
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| Strategy for Future Research Activity |
クォーク物質とハドロン物質の各々に対して有効模型を構築する. クォーク物質に対してはEPNJL模型を, ハドロン物質に対してWalecka模型を用いる. 非閉じ込め相における「秩序変数, 熱力学量, 遮蔽質量」に対する格子QCD計算の結果から EPNJL模型の相互作用の大きさを決定する. 同様に閉じ込め相における格子QCD計算の結果から Walecka模型の相互作用の大きさを決定する. EPNJL模型で中間子極質量を導出し, それをWalecka模型の中間子質量とすることで, 中間子質量に温度・密度依存性を導入する. 構築されたEPNJL 模型と Walecka 模型を基に 2 相模型を構成し, 格子 QCD の「熱力学量」を再現できるか検証する. 温度・クォーク数密度平面でハドロン・クォーク相転移線を描き, 状態方程式を決定する. この状態方程式が中性子星観測と矛盾しないかを調べ, 中性子星内部で「ハイぺロン生成の抑制」や「クォーク・ハドロン相転移」が起きるかを解明する.
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