2021 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 / 高エネルギーハドロン衝突 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
新奇なチャームハドロンの存在が、KEKB、BES III、LHCといった加速器実験によって近年報告されており、チャームハドロン間力の解明が当該分野の重要課題の一つとなっている。今年度は、京コンピュータで生成した物理点に近いパイオン質量(146MeV)での(2+1)-flavorゲージ配位を用いて、チャームクォーク６個からなる複合系を時間依存型HAL QCD法により解析し、チャームダイオメガ（ΩcccΩccc）の存在を理論的に予言した。この状態は、QCDによる引力とクーロン反発力が打ち消し合い、ユニタリー極限近傍に位置することがわかった。また、昨年度から本格的にスタートさせたメソンーバリオン相互作用およびメソンーメソン相互作用のHAL QCD法による解析を進め、特にアイソスピン１をもつ共鳴状態としてのロー中間子が、パイオン-パイオン散乱の位相差に現れることを、中間パイオン質量（411MeV)のゲージ配位を用いて示した。さらに、京コンピュータで生成した物理点近傍でのゲージ配位から得られたS=-2のNΞ-ΛΛチャンネル結合ポテンシャルを用いて、高エネルギー陽子-陽子衝突で生成されるバリオンの２粒子相関を解析し、LHCのALICE共同研究が発表している実験データが、HAL QCD法から得られた結合チャンネルポテンシャルで良く再現されることを示した。 高密度物質のハドロン-クォーク クロスオーバー状態方程式については、変分法計算で得られたもの以外にカイラル摂動論を用いて得られたハドロン状態方程式を用いて、両者がクロスオーバー領域での音速にもたらす違いを検討した。クラスター変分法の拡張については、各種バリオンの線型結合状態としてバリオン準粒子状態を導入し、その準粒子内でのバリオン混合率の変化により結合チャネル相互作用を取り入れる、拡張したクラスター変分法の一般的な定式化を完成させた。
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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
京コンピュータで得られたゲージ配位を用いて、チャームクォークを含むバリオンに関する新たな研究の方向性を開くことができただけでなく、ストレンジクォークを含むバリオンについては、これまでに得られたS=-2のバリオン相互作用に関する結果とLHCの実験データを定量的に比較できるような理論構築も行なった。以上から、研究は順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続きHAL QCD法の理論的側面の研究（特に、改良されたソース演算子やシンク演算子に関して）を進めるとともに、S=-1のハイペロン相互作用に関する研究を論文にまとめる。さらに、ハドロン-クォーククロスオーバー状態方程式を用いて、中性子星合体現象の一般相対論的シミュレーションを実行し、重力波波形への影響を調べる。
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