2017 Fiscal Year Research-status Report
量子色力学に基づくクォーク・グルーオンの非摂動的性質とハドロンの諸性質の解明
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15K05076
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
菅沼 秀夫 京都大学, 理学研究科, 准教授 (10291452)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 量子色力学(QCD) / クォーク / グルーオン / カラーの閉じ込め / カイラル対称性 / クォーク・グルーオンプラズマ(QGP) / 有限密度QCD / サイン問題 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
強い相互作用の基礎理論である量子色力学（ＱＣＤ）に基づき、クォークの閉じ込め、カイラル対称性の自発的破れに関する重要で独自性の高い研究に加えて、有限密度ＱＣＤ系に対する新しい試みなども行い、原著査読論文や査読付きの国際会議論文として公表した。
①ポリヤコフ・ループ、ウィルソン・ループ、クォーク間ポテンシャル、クォーク閉じ込め力、ポリヤコフ・ループ感受率といった、クォークの閉じ込めやＱＣＤの非閉じ込め相転移の指標となる重要な物理的諸量のそれぞれに対して、“ディラック演算子の固有モード”との解析的関係式を系統的に導出し、カイラル対称性の自発的破れの本質である低ディラック・モードの寄与が、それらで指標される閉じ込め現象に対しては小さいことを、ユニタリー群のコンパクト性なども援用して、解析的に示した。また、軽いダブラーの無いドメイン・ウォール・フェルミオンなどについても、同様な解析的表式を導出し、ＱＣＤにおける閉じ込めとカイラル対称性の破れとの強い独立性を明らかにした。
②有限密度ＱＣＤ系のモンテカルロ計算の際に深刻な数値的問題となる「サイン問題」の解決を目指して、「粒子・反粒子共存法」というアプローチを考案した。これは「粒子と反粒子が別空間に共存する有限密度ＱＣＤ系」を考え、この系とサイン問題が生じない「アイソスピン化学ポテンシャルＱＣＤ系」とを１パラメータで繋ぎ、外挿することで、数値計算が可能な密度領域を拡げようとする試みであり、それに基づいた具体的な数値計算法を提案した。
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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
本研究課題では、クォーク・グルーオンという極微の階層から強い相互作用やハドロンの諸性質を理解することを目的とし、量子色力学（ＱＣＤ）の非摂動的性質に関連する様々な研究テーマを同時に複数進めている。昨年度までと同様、強い相互作用の基礎理論である量子色力学に基づいた解析的な定式化や大型計算機による大規模数値計算など、当初の計画通り進んでおり、着実に研究成果を重ねている。それらの研究成果は、原著査読論文と査読付きの国際会議論文とで計５編の英字の学術論文にまとめられ、海外の国際会議において招待講演を行うなど、本研究課題は当初の計画通り順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的には今後もこれまでの方向で研究を進めていく。つまり、強い相互作用の基礎理論である量子色力学(ＱＣＤ)に基づいて、クォーク・グルーオンのレベルから強い相互作用の基本的性質やハドロンの諸性質を研究していく。
研究方法としては、解析的な理論計算に基づいて定式化を進め、強い相互作用の第一原理計算である格子ＱＣＤ計算によって定量的に分析を行い、ＱＣＤに基づいた非摂動物理やハドロン物理を総合的に理解していく。格子ＱＣＤ理論のモンテカルロ計算に関しては、引き続き大阪大学のスーパー・コンピュータなどを用いて、大規模数値計算を実行していく。また、超弦理論に由来する“ゲージ/重力対応”を用いた「ＱＣＤに対する非摂動的解析」も進めていき、原子核理論と素粒子論という分野の垣根を越えた学際的な研究を行っていく予定である。
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| Causes of Carryover |
理由：次年度使用額が生じた理由は、当初本研究費で購入を予定していたＰＣソフトを研究室の公費で購入したことなどによる。
使用計画：2018年度に京都大学において国際会議（研究代表者も組織委員として参加）の開催を計画しており、その際に、余剰金額の14万程度を、関連分野の複数の参加研究者からの（国際会議外での）情報提供料の謝金などに使用する予定である。
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| Remarks |
researchmapと個人のwebページに、発表論文、及び、国際会議や日本物理学会での招待講演などの研究成果を記載している。
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