2020 Fiscal Year Annual Research Report
From Quarks to Neutron Stars: Challenges in QCD
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18H05236
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
初田 哲男 国立研究開発法人理化学研究所, 数理創造プログラム, プログラムディレクター (20192700)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鷹野 正利 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (00257198)
青木 慎也 京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (30192454)
久徳 浩太郎 京都大学, 理学研究科, 准教授 (30757125)
石井 理修 大阪大学, 核物理研究センター, 准教授 (40360490)
土井 琢身 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 専任研究員 (70622554)
井上 貴史 日本大学, 生物資源科学部, 教授 (80407353)
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| Project Period (FY) |
2018-06-11 – 2023-03-31
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| Keywords | 格子量子色力学 / ハドロン間相互作用 / 高密度核物質 / 中性子星 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者と分担者らが開発してきたHAL QCD法を格子QCDシミュレーション結果に適用するころで得られるNambu-Bethe-Salpeter波動関数は、４次元トーラス上で定義されているため、波動関数になかにさまざまな部分波が混ざっている。この中から精度良く正しい部分波成分を抽出することは、ハドロン間相互作用の精密決定には不可欠な要素である。今年度は数値相対論において提唱されたミスナー法を適用することで、この抽出が可能になることを、チャームクォークを一つ含むバリオン(Λc)と核子(N)の相互作用ポテンシャルを具体例にとって実証した。また、バレンスクォークの対消滅を持たないバリオン間相互作用だけでなく、対消滅チャンネルを持つメソンーバリオン相互作用に関してもHAL QCD法が適応可能であることを検証するために、比較的大きなパイ中間子質量（600MeV以上）でのK-N相互作用の格子QCD計算を実行した。京コンピュータで生成した軽いパイオン質量(146MeV)での(2+1)-flavorゲージ配位については、前年までに結果を得たS=-2のΞN相互作用を出発点に、Ξ原子のスペクトル変化を計算し、Ξ- 60Niでは最大で10MeV近い引力シフトがあることを見出した。また、現在までに得られたHAL QCD法によるハドロン間相互作用の結果に関する中間報告を総説をとして出版した。高密度物質に関しては、前年までに構築したハイブリッド型状態方程式（クォーク相とハドロン相が原子核密度の数倍でクロスオーバーする）を有限温度に拡張する研究を進めた。
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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
今年度は主としてHAL QCD法のバリオン間相互作用以外への展開可能性に関する基礎研究と、HAL QCD法で得られた相互作用の数値精密化に関する基礎研究を行い、いずれにおいても展望を拓く結果を得たことから、研究は順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度に得られた基礎的研究の成果を、メソン対からなる共鳴状態の研究や、重いクォークからなるバリオン系に適用することで、格子QCDの数値結果と実験研究に接点をもたらす研究を展開する。また、2021年に稼働を予定している富岳コンピュータを用いた物理点（アイススピン平均したパイオン質量 13８MeV）かつ大体積でのゲージ配位生成にむけたコード開発とその高速化を準備する。高密度状態方程式については、中性子星合体に関する一般相対論シミュレーションとを行い、クロスオーバーシナリオが重力波波形に与える効果を研究する。
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