2019 Fiscal Year Research-status Report
Unified understanding of anisotropic quantum many-body systems from extended Gaussian expansion methods
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17K14277
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
鈴木 渓 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 博士研究員 (40759768)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 量子色力学 / チャーモニウム / D中間子 / カイラル対称性 / 有限体積効果 / カシミール効果 / QCD相転移 / 相対論的重イオン衝突 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度も引き続き、空間非等方な量子系として、(1)磁場中のハドロンと(2)有限体積中のハドロンに注目して理論研究を行った。
(1)RHICやLHCで行われている相対論的重イオン衝突実験において、原子核同士の非中心衝突によってQCDスケールに匹敵する大きさの強磁場が生成することが期待されるが、その大きさは瞬間的に減衰するため、磁場の寿命や時間発展を考慮しつつ観測量を予言することは重要な課題である。本年度はS波チャーモニウム系における磁場の時間発展に対する応答について理論研究を行った。具体的には、チャーモニウム固有状態の時間発展を解くための時間依存シュレディンガー方程式に対して、磁場による結合チャネル効果を導入することで、チャーモニウムの混合状態が磁場の時間変化に対して一定の応答を見せることを示した。これらの成果についての論文を現在準備中である。
(2)カシミール効果はQED真空に対して議論される有名な物理現象である。一方で、QCD真空に対するカシミール効果(QCDカシミール効果)は、QCDの非摂動効果を通じて、ハドロンに関する物理量に影響を及ぼすことが期待される。特に、D中間子は、カイラル対称性の自発的破れ・回復に対するシンプルで敏感なプローブとなることが期待されるため、本年度はD中間子に注目して、QCDカシミール効果がどのような影響を及ぼすか理論研究を行った。具体的には、クォーク自由度に対する線形シグマ模型（クォーク・メソン模型）を用いて周期・反周期境界条件の課された有限体積におけるカイラル凝縮の変化を求め、D中間子を記述するためのヘビーメソン有効理論を用いてD中間子に対する有意な質量シフトを予言した。さらに、有限温度と有限体積の競合効果やストレンジクォーク凝縮の特徴的な性質を発見した。これらの成果は論文としてまとめられ、Physical Review Dに掲載された。
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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
(1)磁場中のハドロンに関する理論研究では、これまで注目してきた静磁場だけでなく、実験研究において実際に重要となる磁場の時間発展を考慮した解析に着手した。このような解析は未だに先行研究がなく、定式化の確立だけでも挑戦的なテーマである。特に、ハドロン固有状態間の混合比のような物理量がどのように時間発展するかは定性的にも不明な点が多いため、慎重に検証を進めている段階である。
(2)有限体積系のハドロンに関する理論研究では、D中間子に注目した解析を行い、QCD真空におけるカシミール効果（特にカイラル対称性に対するカシミール効果）とD中間子・Ds中間子の質量シフトの関係を解明し、年度内に原著論文が出版された。D中間子やDs中間子はシンプルなカイラルパートナー構造を持つことが期待され、前年度に解明した核子のカイラルパートナーの結果と併せて、有限体積中のハドロン物理における普遍的な理解を与えられたという意味で重要な成果であると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1)チャーモニウム系に対する磁場の時間発展を考慮した解析を進め、得られた結果の考察を行ったのち論文にまとめる予定である。余力があれば、発展的な課題としてP波・D波以上の高次部分波チャーモニウムやボトモニウム・D中間子などへの適用ができるとよい。
(2)発展的な課題として、軽いクォークのみから成る中間子に対するQCDカシミール効果の影響を議論できるとよい。特に、本年度に解析を行ったカイラル凝縮に加えて軸性U(1)アノマリーが寄与するスカラー・擬スカラーメソン九重項の解析を行う予定である。さらに、グルーオン凝縮やポリヤコフ・ループを考慮した有効模型の構築を行い、QCD真空におけるカシミール効果の普遍的な解明を目指す予定である。特に、将来的に格子シミュレーションによって検証を行う際に、有意なシグナルとなる物理量の予言を与えることが重要な課題でなる。
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| Causes of Carryover |
当該年度2月-3月における新型コロナウイルス騒動によって、当初予定していた国内出張や研究者招聘が続々とキャンセルになったため。次年度は、共同研究者の招聘を予定しているため、翌年度使用額を旅費および長期滞在費として充てる予定である。
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[Journal Article] QCD Kondo excitons2020
Author(s)
Daiki Suenaga, Kei Suzuki, Shigehiro Yasui
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Journal Title
Physical Review Research
Volume: 2
Pages: 023066
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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