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2018 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

Research Project

Project/Area Number 16K05340
Research InstitutionOsaka University

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)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2021-03-31
Keywords格子QDC / 少数多体問題 / ストレンジネス / 理論核物理 / 計算物理
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軌道について、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、統計数を当初計画からほぼ 2 倍に増加した統計数(当初計画に対して 200 %)のデータを用いて解析を行うことができている。様々なバリオン間力の中で、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があるが、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ことが明らかとなった。また一方で、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得られつつある。
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。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

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軌道について、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 30 年度は、格子 QCD 計算によるデータの統計数を当初計画からほぼ 2 倍に増加した統計数(当初計画に対して 200 %)のデータを用いて解析を行うことができた。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。一方で、アイソスピン(I=1/2)、スピン(J=0)のシグマ核子相互作用では、強い斥力のために統計誤差が大きい。様々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。

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さらに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。その際核力ポテンシャルも必要となるので、同じ格子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。あるいは、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。

Causes of Carryover

既存の計算機等を使うことで本研究計画は実行可能であったため、研究計画全体の中で、当該年度に新たに計算機等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計算を実行するため、および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。

  • Research Products

    (10 results)

All 2019 2018

All Journal Article (6 results) (of which Open Access: 4 results,  Peer Reviewed: 5 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Consistency between L?scher’s finite volume method and HAL QCD method for two-baryon systems in lattice QCD2019

    • Author(s)
      Iritani Takumi、The HAL QCD collaboration、Aoki Sinya、Doi Takumi、Hatsuda Tetsuo、Ikeda Yoichi、Inoue Takashi、Ishii Noriyoshi、Nemura Hidekatsu、Sasaki Kenji
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 2019 Pages: 1-31

    • DOI

      10.1007/JHEP03(2019)007

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Systematics of the HAL QCD potential at low energies in lattice QCD2019

    • Author(s)
      Iritani Takumi、Aoki Sinya、Doi Takumi、Gongyo Shinya、Hatsuda Tetsuo、Ikeda Yoichi、Inoue Takashi、Ishii Noriyoshi、Nemura Hidekatsu、Sasaki Kenji、HAL QCD Collaboration
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 99 Pages: 1-13

    • DOI

      doi:10.1103/PhysRevD.99.014514

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Hyperon-Nucleon Interaction from Lattice QCD at (mπ,mK)≒(146,525) MeV2018

    • Author(s)
      H. Nemura (for HAL QCD Collaboration)
    • Journal Title

      arXiv:1810.04046 [hep-lat]

      Volume: 1810 Pages: 04046

    • Open Access
  • [Journal Article] I = 2 ππ scattering phase shift from the HAL QCD method with the LapH smearing2018

    • Author(s)
      HAL QCD Collaboration、Kawai Daisuke、Aoki Sinya、Doi Takumi、Ikeda Yoichi、Inoue Takashi、Iritani Takumi、Ishii Noriyoshi、Miyamoto Takaya、Nemura Hidekatsu、Sasaki Kenji
    • Journal Title

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      Volume: 2018 Pages: 1-19

    • DOI

      doi:10.1093/ptep/pty032

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] ΛN interaction from lattice QCD and its application to Λ hypernuclei2018

    • Author(s)
      Miyamoto Takaya、Aoki Sinya、Doi Takumi、Gongyo Shinya、Hatsuda Tetsuo、Ikeda Yoichi、Inoue Takashi、Iritani Takumi、Ishii Noriyoshi、Kawai Daisuke、Murano Keiko、Nemura Hidekatsu、Sasaki Kenji
    • Journal Title

      Nuclear Physics A

      Volume: 971 Pages: 113~129

    • DOI

      doi:10.1016/j.nuclphysa.2018.01.015

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Most Strange Dibaryon from Lattice QCD2018

    • Author(s)
      Gongyo Shinya、Sasaki Kenji、Aoki Sinya、Doi Takumi、Hatsuda Tetsuo、Ikeda Yoichi、Inoue Takashi、Iritani Takumi、Ishii Noriyoshi、Miyamoto Takaya、Nemura Hidekatsu、HAL QCD Collaboration
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 120 Pages: 1-6

    • DOI

      doi:10.1103/PhysRevLett.120.212001

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 「物理点格子QCDによるストレンジネスS=-1セクタのバリオン間力」2019

    • Author(s)
      根村英克
    • Organizer
      素粒子・原子核・宇宙「京からポスト京に向けて」シンポジウム
  • [Presentation] 「ストレンジネスS=-1系の格子QCD計算に基づく研究」2019

    • Author(s)
      根村英克
    • Organizer
      日本物理学会第74回年次大会(2019年)
  • [Presentation] ``Hyperon-Nucleon Interaction from Lattice QCD at (mπ,mK)≒(146,525) MeV''2018

    • Author(s)
      H. Nemura (for HAL QCD Collaboration)
    • Organizer
      The 13th International Conference on Hypernuclear and Strange Particle Physics (HYP2018)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ``Hyperon forces from lattice quantum chromodynamics at almost physical masses''2018

    • Author(s)
      H. Nemura, (for HAL QCD Collaboration)
    • Organizer
      YITP long-term workshop: New Frontiers in QCD 2018 --- Confinement,Phase Transition, Hadrons, and Hadron Interactions ---
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-12-27  

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