2021 Fiscal Year Research-status Report
量子開放系理論に基づくクォーク・グルーオン・プラズマ中の力の統一的記述
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18K13538
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
赤松 幸尚 大阪大学, 理学研究科, 助教 (30616363)
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2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | クォーク・グルーオン・プラズマ / クォーコニウム抑制 / 量子開放系 / 量子散逸 / Lindblad形式 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
強い相互作用をする基本粒子であるクォークやグルーオンは、日常世界ではハドロン(核子、中間子)の中に閉じ込められているが、超高温の環境下で解放されプラズマ状態(クォーク・グルーオン・プラズマ)を形成する。クォーク・グルーオン・プラズマでは遮蔽や散逸など様々な媒質効果を受けるため、そこで働く 力は真空中での閉じ込め力とは質的に異なる。本研究の目的は、クォーコニウムを通じて、クォーク・グルーオン・プラズマ中で働く力に対する媒質効果を統一的に理解することである。 2021年度はクォーコニウムのカラー自由度と量子散逸の両方を取り入れたシミュレーションにより、密度行列の時間発展や熱平衡化の様子を調べた。特にカラー１重項、８重項に分けた密度行列の時間発展は、ダイナミクスを可視化でき有用であった。また、数値計算のコストを下げるため、クォーコニウムをカラー電気双極子として扱う近似の精度を解析した。その結果、カラー電気双極子近似と空間の境界条件が整合しないことから、熱平衡化までの全過程を記述することはできないことが分かった。しかし、熱平衡化に近づくまでの短時間のダイナミクスであれば、良い近似を与えることも分かった。相対論的重イオン衝突実験においては、熱平衡化に至る手前の有限時間でしか計算する必要がない。よって我々の研究成果は、現象論的解析においてカラー電気双極子近似を取ることの理論的な根拠を与え、またそれにより数値計算コストの大幅な削減が可能であることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2020、2021年度の成果はなんとか論文として出版できる見通しであり、計算と出版のバランスは回復しつつある。当初の予定では実験データとの比較までを考えていたが、そこには計算コストの問題もあり到達するのは難しそうである。
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| Strategy for Future Research Activity |
クォーク・グルーオン・プラズマ中のクォーコニウムのLindblad方程式の研究により、相対論的重イオン衝突実験でシミュレーションに用いられるべき基本方程式を提示できた。その結果を論文として公表し、他の研究者がシミュレーションで応用するときに参照できる土台としたい。また、Lindblad方程式の研究で得た知見を異分野に応用することも検討する。最後に、いずれ解決しなければならない難問として、相対論的重イオン衝突実験におけるクォーコニウム生成直後の非平衡発展とハドロン化、すなわちLindblad方程式のシミュレーションにおける初期条件と終了条件の問題が未解決のまま残っていることをここに記しておく。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスの流行により、2021年度の国内・海外で行われた研究会はほぼ全てオンラインあるいはハイブリッド開催になったため、旅費を支出しなかった。2022年度は必要な物品を購入するほか、現地開催される研究会・学会について必要と判断したものについては参加したい。
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