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2016 Fiscal Year Research-status Report

有限温度・有限密度クォーク物質の物性と相構造

Research Project

Project/Area Number 15K05041
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

金谷 和至  筑波大学, 数理物質系, 教授 (80214443)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Keywords素粒子論 / 量子色力学 / 格子場の理論 / 計算物理学 / クォーク・グルオン・プラズマ / 有限温度 / 有限密度 / 相転移
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、有限温度・有限密度QCD相構造とクォーク物質の熱力学的諸性質を、ウイルソン型クォークを用いた格子QCDシミュレーションにより導くことを目的としている。2016年度は、初年度に開発したプログラムを用いて、グラジエントフロー法に基づく鈴木法による状態方程式計算を、フルQCDで初めて実行した。最終的には現実のクォーク質量を目指しているが、第一段階の研究として、計算時間を抑えるために、sクォーク質量は現実の値に近いがu,dクォークは現実より重い場合を扱い、格子間隔が1つだけの固定格子間隔法による計算を実行した。格子化誤差の小さいNt>8で、従来の方法による結果を再現することを示した。さらに、同じ配位を用いて、グラジエントフロー法を用いたカイラル凝集と位相感受率の評価も行った。格子ではこれらの物理量に複雑なくりこみが要求されるが、鈴木法によりくりこまれた量を直接評価可能となる。我々は、カイラル感受率がクロスオーバー温度でピークを示すことをウイルソン型クォークとして初めて示した。位相感受率を評価し、アクシオン質量がインスタントン模型の予想と一致する温度依存性を持つことを示した。これはアクシオンが暗黒物質の候補となるかを判定する上で重要な情報となる。これらの結果は国際会議Lattice 2016等で発表し、論文を投稿した。
並行して、現実のクォーク質量での有限温度配位生成も進め、格子間隔を変えたシミュレーションに向けた試験研究を開始した。また、SU(3)ゲージ理論の潜熱を、1次相転移点直上における2相分離と再重み付け法を用いて評価した。非摂動的非等方係数による評価と鈴木法による評価を実行し、結果を比較した。また、Nf=2 QCDの臨界スケーリングとグラジエントフロー法によるベータ関数を組み合わせ、有限密度での臨界線の曲率を求めた。中間結果をLattice 2016等で報告した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

グラジエント・フロー法を用いたフルQCD状態方程式評価の第一段階を完了し、状態方程式の評価が動的クォークを含む場合でも精度良く遂行可能であることを示した上で、別の評価と一致する結果を得、さらに、カイラル対称性を陽に壊すウイルソン型格子クォークを使ってもカイラル凝集と位相感受率について有意な計算が可能であることを実証し、第1段階としては期待以上の成果を得た。次の段階に向けてのプログラム開発と準備研究も順調に進んでいる。並行して進めているスケーリングの研究がやや遅れ気味だが、潜熱の研究は概ね順調に進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

フルQCDにおけるグラジエント・フロー法を用いた熱力学研究の第2段階として、連続極限への外挿にむけて、格子間隔を変えたシミュレーションを実行する。並行して、クォーク質量を物理的な値に下げた研究も実行する。また、クォーク物質のより多くの性質を引き出すため、さらなる測定プログラムの組み込みを行っている。
有限温度QCDの相構造解明に向け、再重み付け法を用いた解析をさらに進めると同時に、現実のクォーク質量における有限温度配位生成を進め、T-積分法とグラジエント・フロー法による状態方程式の評価・比較や、再重み付け法を用いた研究に実行する。

  • Research Products

    (37 results)

All 2017 2016

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Acknowledgement Compliant: 6 results,  Open Access: 5 results) Presentation (30 results) (of which Int'l Joint Research: 17 results,  Invited: 7 results)

  • [Journal Article] Topological susceptibility in finite temperature (2+1)-flavor QCD using gradient flow2017

    • Author(s)
      Yusuke Taniguchi, Kazuyuki Kanaya, Hiroshi Suzuki, Takashi Umeda
    • Journal Title

      Phys. Rev. D

      Volume: 95, 054502 Pages: 1-8

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.95.054502

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Determination of latent heat at the finite temperature phase transition of SU(3) gauge theory2017

    • Author(s)
      Shinji Ejiri, Ryo Iwami, Mizuki Shirogane, Naoki Wakabayashi, Kazuyuki Kanaya, Masakiyo Kitazawa, Hiroshi Suzuki, Yusuke Taniguchi, Takashi Umeda
    • Journal Title

      PoS (LATTICE 2016)

      Volume: 058 Pages: 1-7

    • DOI

      https://pos.sissa.it/cgi-bin/reader/contribution.cgi?id=256/058

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Equation of state in (2+1)-flavor QCD with gradient flow2017

    • Author(s)
      Kazuyuki Kanaya, Shinji Ejiri, Ryo Iwami, Masakiyo Kitazawa, Hiroshi Suzuki, Yusuke Taniguchi, Takashi Umeda, Naoki Wakabayashi
    • Journal Title

      PoS (LATTICE 2016)

      Volume: 063 Pages: 1-7

    • DOI

      https://pos.sissa.it/cgi-bin/reader/contribution.cgi?id=256/063

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Temperature dependence of topological susceptibility using gradient flow2017

    • Author(s)
      Yusuke Taniguchi, Shinji Ejiri, Kazuyuki Kanaya, Masakiyo Kitazawa, Hiroshi Suzuki, Takashi Umeda, Ryo Iwami, Naoki Wakabayashi
    • Journal Title

      PoS (LATTICE 2016)

      Volume: 064 Pages: 1-7

    • DOI

      https://pos.sissa.it/cgi-bin/reader/contribution.cgi?id=256/064

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] O(4) scaling analysis in two-flavor QCD at finite temperature and density with improved Wilson quarks2017

    • Author(s)
      T. Umeda, S. Ejiri, R. Iwami, K. Kanaya, H. Ohno, A. Uji, N. Wakabayashi, S. Yoshida
    • Journal Title

      PoS (LATTICE 2016)

      Volume: 376 Pages: 1-7

    • DOI

      https://pos.sissa.it/cgi-bin/reader/contribution.cgi?id=256/376

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Latent heat at the first order phase transition point of SU(3) gauge theory2016

    • Author(s)
      Mizuki Shirogane, Shinji Ejiri, Ryo Iwami, Kazuyuki Kanaya, Masakiyo Kitazawa
    • Journal Title

      Phys. Rev. D

      Volume: 94.014506 Pages: 1-14

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.94.014506

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Towards the QCD equation of state at the physical point using Wilson fermion2016

    • Author(s)
      T. Umeda, S. Ejiri, R. Iwami, K. Kanaya
    • Journal Title

      PoS (LATTICE 2015)

      Volume: 209 Pages: 1-7

    • DOI

      http://pos.sissa.it/archive/conferences/251/209/LATTICE%202015_209.pdf

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Gradient flowを課したら中間子相関関数はどうなる?2017

    • Author(s)
      谷口裕介, 石見涼, 梅田貴士, 江尻信司, 金谷和至, 北沢正清, 鈴木博, 若林直輝
    • Organizer
      日本物理学会第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学, 大阪府, 吹田市
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [Presentation] クロスオーバースケーリングを用いた有限温度・密度QCDの相構造2017

    • Author(s)
      石見涼, 江尻信司, 金谷和至, 大野浩史, 宇治敦史, 梅田貴士, 吉田信介
    • Organizer
      日本物理学会第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学, 大阪府, 吹田市
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [Presentation] Gradient flowを用いたSU(3)ゲージ理論における相転移近傍の熱力学量の研究2017

    • Author(s)
      白銀瑞樹, 江尻信司, 石見涼, 金谷和至, 北沢正清, 鈴木博, 谷口裕介, 梅田貴士, 若林直輝
    • Organizer
      日本物理学会第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学, 大阪府, 吹田市
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [Presentation] SU(3)格子ゲージ理論における相転移点での二相共存状態2017

    • Author(s)
      若林直輝, 江尻信司, 石見涼, 金谷和至, 北沢正清, 鈴木博, 谷口裕介, 梅田貴士, 白銀瑞樹
    • Organizer
      日本物理学会第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学, 大阪府, 吹田市
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [Presentation] Energy-momentum tensor and thermodynamics from gradient flow2016

    • Author(s)
      M. Kitazawa
    • Organizer
      Phase structure of lattice field theories, Japanese-German Seminar 2016
    • Place of Presentation
      Niigata Univ., Niigata, Niigata, Japan
    • Year and Date
      2016-09-26 – 2016-09-28
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Thermodynamics in (2+1)-flavor QCD with gradient flow method2016

    • Author(s)
      K. Kanaya
    • Organizer
      Phase structure of lattice field theories, Japanese-German Seminar 2016
    • Place of Presentation
      Niigata Univ., Niigata, Niigata, Japan
    • Year and Date
      2016-09-26 – 2016-09-28
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Temperature dependence of topological susceptibility using gradient flow2016

    • Author(s)
      Y. Taniguchi
    • Organizer
      Phase structure of lattice field theories, Japanese-German Seminar 2016
    • Place of Presentation
      Niigata Univ., Niigata, Niigata, Japan
    • Year and Date
      2016-09-26 – 2016-09-28
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Critical line in finite temperature and density QCD by O(4) scaling analysis2016

    • Author(s)
      R. Iwami
    • Organizer
      Phase structure of lattice field theories, Japanese-German Seminar 2016
    • Place of Presentation
      Niigata Univ., Niigata, Niigata, Japan
    • Year and Date
      2016-09-26 – 2016-09-28
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Latent heat of SU(3) gauge theory from the derivative method and the gradient flow method2016

    • Author(s)
      M. Shirogane
    • Organizer
      Phase structure of lattice field theories, Japanese-German Seminar 2016
    • Place of Presentation
      Niigata Univ., Niigata, Niigata, Japan
    • Year and Date
      2016-09-26 – 2016-09-28
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Equation of state by the derivative method in the quenched QCD2016

    • Author(s)
      N. Wakabayashi
    • Organizer
      Phase structure of lattice field theories, Japanese-German Seminar 2016
    • Place of Presentation
      Niigata Univ., Niigata, Niigata, Japan
    • Year and Date
      2016-09-26 – 2016-09-28
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Gradient flowによる(2+1)-flavor QCD状態方程式2016

    • Author(s)
      金谷和至, 石見涼, 梅田貴士, 江尻信司, 北沢正清, 鈴木博, 谷口裕介, 若林直輝
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      宮崎大学木花キャンパス, 宮崎県, 宮崎市
    • Year and Date
      2016-09-20 – 2016-09-24
  • [Presentation] Gradient flowで探るtopological susceptibilityの温度依存性2016

    • Author(s)
      谷口裕介, 石見涼, 梅田貴士, 江尻信司, 金谷和至, 北沢正清, 鈴木博, 若林直輝
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      宮崎大学木花キャンパス, 宮崎県, 宮崎市
    • Year and Date
      2016-09-20 – 2016-09-24
  • [Presentation] gradient flowによるSU(3)ゲージ理論の1次相転移点付近での状態方程式2016

    • Author(s)
      白銀瑞樹, 江尻信司, 石見涼, 金谷和至, 北沢正清, 鈴木博, 谷口裕介, 梅田貴士, 若林直輝
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      宮崎大学木花キャンパス, 宮崎県, 宮崎市
    • Year and Date
      2016-09-20 – 2016-09-24
  • [Presentation] 有限温度クエンチQCDにおける微分法による状態方程式の研究2016

    • Author(s)
      若林直輝, 谷口裕介, 石見涼, 梅田貴士, 江尻信司, 金谷和至, 北沢正清, 鈴木博
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      宮崎大学木花キャンパス, 宮崎県, 宮崎市
    • Year and Date
      2016-09-20 – 2016-09-24
  • [Presentation] O(4)スケーリングを用いた有限温度・密度QCDの相転移線の曲率2016

    • Author(s)
      石見涼, 江尻信司, 金谷和至, 大野浩史, 宇治敦史, 梅田貴士, 若林直輝, 吉田信介
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      宮崎大学木花キャンパス, 宮崎県, 宮崎市
    • Year and Date
      2016-09-20 – 2016-09-24
  • [Presentation] Gradient flow法で探るNf=2+1 QCD 熱力学2016

    • Author(s)
      金谷 和至
    • Organizer
      熱場の量子論とその応用2016 (TQFT 2016)
    • Place of Presentation
      理化学研究所 iTHES, 埼玉県, 和光市
    • Year and Date
      2016-08-22 – 2016-08-24
  • [Presentation] 格子QCD計算によるO (4) スケーリングを用いた相転移線の曲率2016

    • Author(s)
      石見 涼
    • Organizer
      熱場の量子論とその応用2016 (TQFT 2016)
    • Place of Presentation
      理化学研究所 iTHES, 埼玉県, 和光市
    • Year and Date
      2016-08-22 – 2016-08-24
  • [Presentation] 微分法とgradient flow法による一時相転移点近傍での熱力学量の研究2016

    • Author(s)
      白銀 瑞樹
    • Organizer
      熱場の量子論とその応用2016 (TQFT 2016)
    • Place of Presentation
      理化学研究所 iTHES, 埼玉県, 和光市
    • Year and Date
      2016-08-22 – 2016-08-24
  • [Presentation] 微分法によるクエンチQCDの状態方程式2016

    • Author(s)
      若林 直輝
    • Organizer
      熱場の量子論とその応用2016 (TQFT 2016)
    • Place of Presentation
      理化学研究所 iTHES, 埼玉県, 和光市
    • Year and Date
      2016-08-22 – 2016-08-24
  • [Presentation] Topological susceptibility in finite-temperature (2+1)- flavor QCD with gradient flow2016

    • Author(s)
      Kazuyuki Kanaya, Shinji Ejiri, Ryo Iwami, Masakiyo Kitazawa, Hiroshi Suzuki, Yusuke Taniguchi, Takashi Umeda, Naoki Wakabayashi
    • Organizer
      The 14th International workshop on QCD in eXtreme conditions (XQCD 2016)
    • Place of Presentation
      Plymouth Univ., Plymouth, UK
    • Year and Date
      2016-08-01 – 2016-08-03
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] QCD energy momentum tensor at finite temperature using gradient flow2016

    • Author(s)
      Yusuke Taniguchi, Shinji Ejiri, Ryo Iwami, Kazuyuki Kanaya, Masakiyo Kitazawa, Hiroshi Suzuki, Takashi Umeda, Naoki Wakabayashi
    • Organizer
      The 14th International workshop on QCD in eXtreme conditions (XQCD 2016)
    • Place of Presentation
      Plymouth Univ., Plymouth, UK
    • Year and Date
      2016-08-01 – 2016-08-03
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Energy-momentum tensor on the lattice: recent developments2016

    • Author(s)
      Hiroshi Suzuki
    • Organizer
      The XXXIV International Symposium on Lattice Field Theory (Lattice 2016)
    • Place of Presentation
      Univ. Southampton, Southampton, UK
    • Year and Date
      2016-07-24 – 2016-07-30
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Equation of state in (2+1)-flavor QCD with gradient flow2016

    • Author(s)
      Kazuyuki Kanaya, Shinji Ejiri, Ryo Iwami, Masakiyo Kitazawa, Hiroshi Suzuki, Yusuke Taniguchi, Takashi Umeda, Naoki Wakabayashi
    • Organizer
      The XXXIV International Symposium on Lattice Field Theory (Lattice 2016)
    • Place of Presentation
      Univ. Southampton, Southampton, UK
    • Year and Date
      2016-07-24 – 2016-07-30
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Temperature dependence of topological susceptibility using gradient flow2016

    • Author(s)
      Yusuke Taniguchi, Shinji Ejiri, Ryo Iwami, Kazuyuki Kanaya, Masakiyo Kitazawa, Hiroshi Suzuki, Takashi Umeda, Naoki Wakabayashi
    • Organizer
      The XXXIV International Symposium on Lattice Field Theory (Lattice 2016)
    • Place of Presentation
      Univ. Southampton, Southampton, UK
    • Year and Date
      2016-07-24 – 2016-07-30
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] O(4) scaling analysis in two-flavor QCD at finite temperature and density with improved Wilson quarks2016

    • Author(s)
      Takashi Umeda, Shinji Ejiri, Ryo Iwami, Kazuyuki Kanaya, Hiroshi Ohno, Atsushi Uji, Naoki Wakabayashi, Shinsuke Yoshida
    • Organizer
      The XXXIV International Symposium on Lattice Field Theory (Lattice 2016)
    • Place of Presentation
      Univ. Southampton, Southampton, UK
    • Year and Date
      2016-07-24 – 2016-07-30
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Determination of latent heat at the finite temperature phase transition of SU(3) gauge theory2016

    • Author(s)
      Shinji Ejiri, Ryo Iwami, Kazuyuki Kanaya, Masakiyo Kitazawa, Hiroshi Suzuki, Mizuki Shirogane, Yusuke Taniguchi, Takashi Umeda, Naoki Wakabayashi
    • Organizer
      The XXXIV International Symposium on Lattice Field Theory (Lattice 2016)
    • Place of Presentation
      Univ. Southampton, Southampton, UK
    • Year and Date
      2016-07-24 – 2016-07-30
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Recent results of particle physics simulations at Tsukuba2016

    • Author(s)
      Kazuyuki Kanaya
    • Organizer
      Collaboration workshop between Tsukuba and Edinburgh universities
    • Place of Presentation
      Univ. Edinburgh, Edinburgh, UK
    • Year and Date
      2016-06-16 – 2016-06-17
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Phase structure of QCD at high temperature and high density by numerical simulations of lattice QCD2016

    • Author(s)
      Shinji Ejiri
    • Organizer
      NIC-XIV School (School for Nuclei in the Cosmos XIV)
    • Place of Presentation
      Niigata Univ., Niigata, Niigata
    • Year and Date
      2016-06-13 – 2016-06-17
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Critical line in finite temperature and density lattice QCD by O(4) scaling analysis2016

    • Author(s)
      Ryo Iwami
    • Organizer
      NIC-XIV School (School for Nuclei in the Cosmos XIV)
    • Place of Presentation
      Niigata Univ., Niigata, Niigata, Japan
    • Year and Date
      2016-06-13 – 2016-06-17
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Latent heat and pressure gap at the first order transition point of SU(3) gauge theory2016

    • Author(s)
      Mizuki Shirogane
    • Organizer
      NIC-XIV School (School for Nuclei in the Cosmos XIV)
    • Place of Presentation
      Niigata Univ., Niigata, Niigata, Japan
    • Year and Date
      2016-06-13 – 2016-06-17
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-01-16  

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