2017 Fiscal Year Research-status Report
格子QCD計算による現実的一般化核力の研究と軽いハイパー核の精密物理への展開
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16K05340
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
根村 英克 大阪大学, 核物理研究センター, 協同研究員 (80391738)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 格子QCD / 少数多体問題 / ストレンジネス / 理論核物理 / 計算物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大体積かつ物理点に近いクォーク質量での格子 QCD 計算を行い、ラムダ核子、およびシグマ核子系のポテンシャルを、中心力、テンソル力を含む偶パリティ成分について、その結合チャネルまで含めて、計算が進行中である。当該年度においては、統計数を前年度からほぼ 2 倍に増加し計画されていた統計数のほぼ 100 % のデータを得ることができた。クォーククラスター模型が強い斥力を予言しているチャネルについて、定性的に同じ傾向が格子 QCD 計算においても得られているとともに、フレーバ SU(3) 極限で核力のスピン一重項偶パリティチャネルと同じ表現に属するアイソスピン I=3/2 チャネル・スピン一重項のシグマ核子相互作用が引力的傾向を示しており、クォークとグルーオンのダイナミクスを格子 QCD の枠組みで第一原理的に扱い、ほぼクォーク質量が物理点の計算を行うことによって、ストレンジネスを含むバリオン間相互作用における斥力芯および引力相互作用の存在およびその起源をその基礎理論に立ち返って理解する上で非常に意義が大きい。さらに、ストレンジネス(S=0)の核子核子からストレンジネス(S=-4)のΞΞまで、アイソスピン対称性のもとでの八重項バリオン間相互作用全体を決定するための必要な格子QCD計算の効率のよいアルゴリズムを用いることにより、今後のさらに発展した研究への展開が進みつつある。
今後は、格子QCD計算から得られたラムダ核子、およびシグマ核子系の、偶パリティ軌道についての中心力、テンソル力ポテンシャルを用いた、ハイパー核の少数多体系の計算を実行する予定である。
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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
大体積かつ物理点に近いクォーク質量での格子 QCD 計算を行い、ラムダ核子、およびシグマ核子系のポテンシャルを、中心力、テンソル力を含む偶パリティ成分について、その結合チャネルまで含めて、大規模データの解析を含めた計算が進行中である。平成 29 年度は、格子 QCD 計算によるデータの統計数を平成 28 年度に報告していたものからほぼ 2 倍に増加した。これまでに、アイソスピン(I=1/2)、スピン(J=0)のシグマ核子相互作用、およびアイソスピン(I=3/2)、スピン(J=1)のシグマ核子相互作用について、強い斥力が働いている様子、およびアイソスピン(I=3/2)、スピン(J=0)のシグマ核子相互作用について、全体として引力的傾向を示すことが格子 QCD 計算においても得られている。この傾向はクォーククラスター模型が予言する傾向と定性的に一致しており、クォークとグルーオンのダイナミクスを格子 QCD の枠組みで第一原理的に扱い、ほぼクォーク質量が物理点の計算を行うことによってこの様な結果が得られたことは、ストレンジネスを含むバリオン間相互作用における斥力芯および引力の存在およびその起源をその基礎理論に立ち返って理解する上で非常に意義が大きい。
また、さまざまなバリオン間のチャネルについて、現在進行中の計算を含め、格子QCD計算から相互作用のいろいろな情報を同時に効率よく引き出すためのアルゴリズムについて、このアルゴリズムを用いることによって可能となる、より発展した研究の可能性が検討されつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、ストレンジネスS=-1のハイペロンポテンシャルとして、ラムダ核子、およびシグマ核子系のポテンシャルを、中心力、テンソル力を含む偶パリティ軌道について、その結合チャネルまで含めて、格子 QCD 計算によるデータの統計数を当該計画の上限まで増やしながら解析を進めていく。また、格子QCD計算から得られたラムダ核子、およびシグマ核子系の、偶パリティ軌道についての中心力、テンソル力ポテンシャルを用いた、ハイパー核の少数多体系の計算を実行する。具体的には、重陽子、三重陽子、ヘリウム原子核(4核子系)にラムダ粒子が一つ結合したs-殻ラムダハイパー核(粒子数A=3-5)についての確率論的変分法による計算を行う。この計算を実行するためには核力ポテンシャルも必要となる。ハイペロンポテンシャルを求めるための格子QCD計算において同時に得られている、ストレンジネス(S=0)チャネルの偶パリティ軌道についての(核力)中心力、テンソル力ポテンシャルが、ハイパー核の少数多体系の計算に利用可能な程度に高い統計で得られていれば、それを用いる。その上で、数値実験的な意味合いとして、AV8'のような現象論的な核力ポテンシャルと格子QCDによるハイペロンポテンシャルという組み合わせによる計算を実行する。核力並びにハイペロン力の双方にテンソル力が含まれているので、rearrangement の大きさなど、ハイペロンがどのようにして原子核と結合し、ハイパー核として束縛状態を形成するかについてのより詳細な仕組みを明らかにしていく。
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| Causes of Carryover |
(理由) 計算機を購入する予定であったが、既存の計算機を使うことで研究を進めることができたので、当該年度に新たに計算機を購入しなくても支障は無かった。
(使用計画) 少数多体系の計算および格子QCD計算とそれらのコード開発のために必要な計算機環境を整備するために使用する。
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[Journal Article] Baryon interactions from lattice QCD with physical masses --- strangeness $S=-1$ sector ---2018
Author(s)
H. Nemura, S. Aoki, T. Doi, S. Gongyo, T. Hatsuda, Y. Ikeda, T. Inoue, T. Iritani, N. Ishii, T. Miyamoto, K. Sasaki,
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Journal Title
EPJ Web Conf.
Volume: 175
Pages: 05030
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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