Nature and phase structure of quark matter at finite temperature and density

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K05041
• Research Institution: University 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・密度 / 相転移 / 状態方程式

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。2018年度は、2016-2017年度に行った研究を発展させ、現実のクォーク質量での研究と格子間隔を変えたシミュレーションを推進した。
2016-2017年度の研究では、グラジエントフローに基づく鈴木法による状態方程式計算をフルQCDで初めて実行する研究として、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状態方程式を再現することを示し、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。また、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。これらは、グラジエントフロー法が、QCDの熱力学的性質を研究する上で極めて強力であることを示唆している。これを受け、2018年度には、次の段階として、現実のクォーク質量での研究と格子間隔を変えたシミュレーションを推進した。現実のクォーク質量での試験研究により、相転移温度がスタガード型クォークを用いた先行研究に近い140MeV近傍を示唆する中間結果を得た。ただし、相転移温度近傍の統計がまだ十分ではなく、信頼できる結果を得るためには、さらなるシミュレーションが必要であり、現在、配位生成と解析を進めている。並行して、グラジエントフロー法のマッチング係数における高次項の効果や、エネルギー運動量テンソルの相関関数の研究なども推進した。

Research Products

• [Journal Article] Equation of state near the first order phase transition point of SU(3) gauge theory using gradient flow (2019)
  • Author(s): Mizuki Shirogane, Shinji Ejiri, Ryo Iwami, Kazuyuki Kanaya, Masakiyo Kitazawa, Hiroshi Suzuki, Yusuke Taniguchi, Takashi Umeda
  • Journal Title: Proceedings of Science (LATTICE2018) Volume: 164 Pages: 0-6
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Study of energy-momentum tensor correlation function in Nf=2+1 full QCD for QGP viscosities (2019)
  • Author(s): Yusuke Taniguchi, Atsushi Baba, Shinji Ejiri, Kazuyuki Kanaya, Masakiyo Kitazawa, Takanori Shimojo, Asobu Suzuki, Hiroshi Suzuki, Takashi Umeda
  • Journal Title: Study of energy-momentum tensor correlation function in Nf=2+1 full QCD for QGP viscosities Volume: 166 Pages: 0-6
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Measuring of chiral susceptibility using gradient flow (2019)
  • Author(s): Atsushi Baba, Shinji Ejiri, Kazuyuki Kanaya, Masakiyo Kitazawa, Takanori Shimojo, Asobu Suzuki, Hiroshi Suzuki, Yusuke Taniguchi and Takashi Umeda
  • Journal Title: Study of energy-momentum tensor correlation function in Nf=2+1 full QCD for QGP viscosities Volume: 173 Pages: 0-6
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] グラジエントフローによる格子2+1フレーバーQCDの熱力学研究 (2019)
  • Author(s): 金谷和至, 石見涼, 梅田貴士, 江尻信司, 北沢正清, 下条昂礼, 白銀瑞樹 , 鈴木遊, 鈴木博, 谷口裕介, 馬場惇
  • Organizer: 日本物理学会第74回年次大会
• [Presentation] QGP粘性係数導出に向けたNf=2+1 QCDエネルギー運動量テンソル相関関数の 研究(II) (2019)
  • Author(s): 谷口裕介, 梅田貴士, 江尻信司, 金谷和至, 北沢正清, 下条昂礼, 鈴木遊, 鈴木博, 馬場惇
  • Organizer: 日本物理学会第74回年次大会
• [Presentation] 改良したクエンチQCDによる重クォークQCDの臨界点の精密解析 (2019)
  • Author(s): 清原淳史, 板垣翔太, 江尻信司, 金谷和至, 北沢正清, 白銀瑞樹, 谷口裕 介
  • Organizer: 日本物理学会第74回年次大会
• [Presentation] Wilson fermionの下でのgradient flowを用いたPCAC関係式の検証 (2019)
  • Author(s): 馬場惇, 石見涼, 梅田貴士, 江尻信司, 金谷和至, 北沢正清, 下条昂礼, 白銀瑞樹, 鈴木遊, 鈴木博, 谷口裕介
  • Organizer: 日本物理学会第74回年次大会
• [Presentation] Gradient flowを用いたK中間子のBagパラメータの数値的研究 (2019)
  • Author(s): 鈴木遊, 石見涼, 梅田貴士, 江尻信司, 金谷和至, 北沢正清, 下条昂礼, 白銀瑞樹, 鈴木博, 谷口裕介, 馬場惇
  • Organizer: 日本物理学会第74回年次大会
• [Presentation] Thermodynamics near the first order phase transition point of SU(3) gauge theory (2018)
  • Author(s): Shinji Ejiri, Shota Itagaki, Ryo Iwami, Kazuyuki Kanaya, Masakiyo Kitazawa, Yusuke Taniguchi, Hiroshi Suzuki, Mizuki Shirogane, Takashi Umeda, Naoki Wakabayashi
  • Organizer: YITP long-term workshop on New Frontiers in QCD 2018 (NFQCD2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Thermodynamic quantity near first phase transition point using Gradient flow method (2018)
  • Author(s): Mizuki Shirogane, Shinji Ejiri, Ryo Iwami, Kazuyuki Kanaya, Masakiyo Kitazawa, Hiroshi Suzuki, Yusuke Taniguchi, Takashi Umeda
  • Organizer: YITP long-term workshop on New Frontiers in QCD 2018 (NFQCD2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] グラディエント・フローによる量子色力学の状態方程式 (2018)
  • Author(s): 鈴木 博, 江尻 信司, 石見 涼, 金谷 和至, 北澤正清, 下条 昂礼, 谷口 裕介, 梅田 貴士
  • Organizer: 学際大規模情報基盤共同利用・共同研究拠点（JHPCN）第 10 回シンポジウム
• [Presentation] Equation of state near the first order phase transition point of SU(3) gauge theory using gradient flow (2018)
  • Author(s): Mizuki Shirogane, Shinji Ejiri, Ryo Iwami, Kazuyuki Kanaya, Masakiyo Kitazawa, Hiroshi Suzuki, Yusuke Taniguchi, Takashi Umeda
  • Organizer: The 36th International Symposium on Lattice Field Theory (Lattice 2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Study of energy-momentum tensor correlation function in Nf=2+1 full QCD for QGP viscosities (2018)
  • Author(s): Yusuke Taniguchi, Shinji Ejiri, Kazuyuki Kanaya, Masakiyo Kitazawa, Takanori Shimojo, Hiroshi Suzuki, Takashi Umeda, Asobu Suzuki, Atsushi Baba
  • Organizer: The 36th International Symposium on Lattice Field Theory (Lattice 2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Measuring of chiral susceptibility using gradient flow (2018)
  • Author(s): Atsushi Baba, Shinji Ejiri, Kazuyuki Kanaya, Masakiyo Kitazawa, Takanori Shimojo, Hiroshi Suzuki, Takashi Umeda, Yusuke Taniguchi, Asobu Suzuki
  • Organizer: The 36th International Symposium on Lattice Field Theory (Lattice 2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] QGP粘性係数導出に向けたNf=2+1 QCDエネルギー運動量テンソル相関関数の研究 (2018)
  • Author(s): 谷口 裕介, 馬場 惇, 江尻 信司, 金谷 和至, 北沢 正清, 下条 昂礼, 鈴木 遊, 鈴木 博, 梅田 貴士
  • Organizer: 熱場の量子論とその応用2018 (TQFT2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] グラジエントフローによる2+1フレーバーQCDの状態方程式 -- 格子間隔依存性の検証 (2018)
  • Author(s): 金谷 和至, 江尻 信司, 石見 涼, 北澤正清, 下条 昂礼, 白銀 瑞樹, 鈴木 博, 谷口 裕介, 梅田 貴士
  • Organizer: 熱場の量子論とその応用2018 (TQFT2018)
• [Presentation] 再重み付け法によるSU(3)ゲージ理論の重いクォーク領域における一次相転移終点でのハドロン質量の計算 (2018)
  • Author(s): 板垣 翔太, 石見 涼, 梅田 貴士, 江尻 信司, 金谷 和至, 北沢 正清, 白銀 瑞樹
  • Organizer: 熱場の量子論とその応用2018 (TQFT2018)
• [Presentation] Gradient flow を用いたカイラル感受率の測定 (2018)
  • Author(s): 馬場 惇, 梅田 貴士, 江尻 信司, 金谷 和至, 北澤正清, 下条 昂礼, 鈴木 博, 谷口 裕介, 鈴木 遊
  • Organizer: 熱場の量子論とその応用2018 (TQFT2018)
• [Presentation] QGP粘性係数導出に向けたNf=2+1 QCDエネルギー運動量テンソル相関関数の研究 (2018)
  • Author(s): 谷口 裕介, 梅田 貴士, 江尻 信司, 金谷 和至, 北沢 正清, 下条 昂礼, 鈴木 遊, 鈴木 博, 馬場 惇
  • Organizer: 日本物理学会
• [Presentation] Thermodynamic quantities in the $N_f=2+1$ QCD; the case of somewhat heavy ud quarks (2018)
  • Author(s): 鈴木 博，石見 涼，梅田 貴士，江尻 信司，金谷 和至，北沢 正清，下条 昂礼，白銀 瑞樹，鈴木 遊，谷口 裕介，馬場 惇
  • Organizer: 日本物理学会
• [Presentation] Gradient flowを用いたカイラル感受率の測定 (2018)
  • Author(s): 馬場 惇, 梅田 貴士, 江尻 信司, 金谷 和至, 北沢 正清, 下条 昂礼, 鈴木 博, 谷口 裕介
  • Organizer: 日本物理学会
• [Presentation] 重いクォーク領域における格子QCDの臨界質量の決定に関するホッピングパラメータ展開の収束性 (2018)
  • Author(s): 板垣 翔太, 石見 涼, 梅田 貴士, 江尻 信司, 金谷 和至, 北沢 正清, 白銀 瑞樹
  • Organizer: 日本物理学会
• [Presentation] ポリヤコフループを含む作用に基づくモンテカルロ計算による重クォークQCDの相転移の解析 (2018)
  • Author(s): 清原 淳史, 板垣 翔太, 江尻 信司, 金谷 和至, 北沢 正清, 谷口 裕介, 白銀 瑞樹
  • Organizer: 日本物理学会
• [Presentation] Theromodynamic quantities in (2+1)-flavor QCD using gradient flow (2018)
  • Author(s): Kazuyuki Kanaya
  • Organizer: CCS international symposium 2018: 10th symposium on Discovery, Fusion, Creation of New Knowledge by Multidisciplinary Computational Sciences
  • Int'l Joint Research