2018 Fiscal Year Research-status Report
重いクォークが紐解く相関でさぐるハドロン分光の包括的な理論研究
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17K05441
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
保坂 淳 大阪大学, 核物理研究センター, 教授 (10259872)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 重いクォーク / 生成反応 / 崩壊反応 / パイオン交換 / テンソル力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(A) 大学院生1名の補助者とインハ大学のHyun-Chul Kim 教授の協力のもと、2個のクォークが関与するチャームバリオン生成反応公式を導いた。これにクォーク模型の波動関数を適用し、構造と生成率との間に明確な関係があることを示した。この結果は今後の実験データからチャームバリオンの構造を抽出する際に有効になる。成果は国際会議QNP2018(つくば、2018年11月)で発表し、会議録に収録予定（arXiv:1901.06121 [hep-ph]）。また現在論文草稿を執筆中。
(B) 軽いクォーク3個(qqq)とチャームクォーク・反チャームクォーク(ccbar)を含む、5つのクォークからできていると考えられるバリオンPcの実験データがLHCから報告された。5クォークがqqcとqcbarの対となってハドロン分子を作る模型を構築し、パイオン交換のテンソル力の重要性を指摘した。湯川による核力の一般性を検証する格好の研究課題である。
(C) チャームバリオンが2個のパイオンを放出して崩壊する過程を、実験データと直接比較できるDalitzプロットとして求めた。昨年度の2段階過程に加え、バリオンのパリティー二重項が予言する直接過程を計算し、チャームバリオンΛc(2625)の寿命が再現でき、内部構造の情報が得られることを示した。この論文の図がPhys.Rev.D誌の万華鏡に選ばれた（Kaleidoscope, from Phys.Rev. D98 (2018) no.11, 114007.)
(D) スキルミオンを用いてK中間子・核子相互作用を導いた。中距離の引力に加え短距離の斥力芯の存在を示し、Λ(1405)粒子がフェッシュバッハ共鳴として自然に存在することを示した。成果を国際会議の招待講演で発表した。
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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
前項目、いずれの研究項目についても研究を進め成果を発信した。そのうち2件は学術論文、2件は国際会議による発表。また論文執筆の準備に取り掛かるとともに、今後の研究計画につなげることができた。
チャームバリオンの生成反応については、新たに定式化した2クォーク過程の公式を定量的に評価し反応率と構造の関係を明らかにしたことで、生成反応の利点を明らかにし今後さらなる計算に進めるための基盤を固めた。Pcの理論研究に関しては、今年度4月にタイムリーに新たな実験データが示されたことで、我々が予言していたπ中間子交換によるテンソル力の有効性をさらに議論するきっかけができた。3体崩壊反応では、Dalitz分布から構造の違いを検証できることを具体的に示すことができ、今後実験研究者との議論を進める基盤とすることができた。スキルム模型による研究ではπ中間子の重要性を指摘し、軽いクォークから重いクォークを含む様々なハドロン現象で首尾一貫してπ中間子が役割を果たすことによって、多様な現象の統一的な理解に近づくことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
以下の通り(A)-(C)の研究項目を計画通りに進め、最終年度において3年間の研究全体を総括する。
(A) 論文完成と出版を最優先の課題とする。またこの研究補助にあたる学生は、今年度博士取得予定である。博士論文完成に向けて支援する。2クォーク反応の相互作用をより現実的なものとし、散乱断面積を任意の角度で計算し、生成バリオンの種類によって生成率がどのように変わるかなどの理論予言の精度を高める。生成率と内部構造との関連を明確にし、本研究課題の大きな目標の一つであるクォーク相関の情報に結びつける。
(B) Pcに関して、今年度4月に新しい高統計のデータが報告された。それによると2015年のデータのうち一つがより幅の狭い2本のピークの重ね合わせであること、またもう一つ幅の狭いピークが発見された。これらの状態はΣcD, ΣcD*の閾直下にあり、3つの状態がこれらが作る分子的状態であることを強く示唆している。我々は前回の研究でテンソル力の重要性を予言した。ΣcD*が作るスピン1／2、3／2状態の分離がテンソル力により説明できることを証明し、ハドロン分子状態としての構造を確立するとともにπ中間子の役割を解明する。
(C)3体崩壊では、Dalitz分布に現れるピークが、束縛状態、共鳴状態、閾効果などのいずれの起源によるものかを検証するため、結合チャンネルの散乱振幅の解析性を調べる。散乱振幅の簡単な理論模型を採用し、山や谷構造を持つ実験データから、振幅の解析性と関与する状態の起源を解明する手がかりとなる観測量を特定する。
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| Causes of Carryover |
当初本科研費によって成果発表を予定していた国際会議参加のための滞在費が、先方負担によって支払われることが判明し、招待講演であることから支援を受け入れることにし、次年度（本年度）に予定される経費に充当することとした。その目的はこれまでの成果を国際スクールにおける成果発表である。
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