2019 Fiscal Year Research-status Report
格子QCDによるバリオン間相互作用の精密決定手法の研究
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19K03879
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
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)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | バリオン間力 / ハドロン間相互作用 / ハイパー核 / 格子QCD |
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| Outline of Annual Research Achievements |
量子色力学 (QCD) に基づくバリオン間相互作用の決定は、原子核物理学における最重要課題の一つであり、重力波観測を通した高密度核物質の性質の解明にも必要不可欠である。本研究では、次世代スパコン「富岳」の時代をにらみ、バリオン間相互作用の精密計算フレームワークの確立を目指しており、本年度は主に以下のような研究を行った。
1. 物理点クォーク質量近傍において、バリオン間力の格子QCD第一原理計算を行った。特に、核子-グザイ相互作用を決定し、スピン＝０，アイソスピン＝０ チャネルが強い引力となることを示した。
2. 量子少数系多体計算の専門家と共同研究を行い、得られた核子-グザイ相互作用を基に原子核研究を行った。その結果、グザイ粒子１個＋核子３個のハイパー原子核「グザイ・テトラバリオン」(アイソスピン=0, J^P=1^+) の存在を予言した。また重イオン衝突実験グループとの共同研究により、バリオン間相関観測について予言を与えた。
3. クォーク対生成消滅ダイアグラムを持つ系でのポテンシャル計算や、P波相互作用の計算に向けて、all-to-all 伝搬関数を用いる手法や LapH 法を用いる手法の研究開発を行った。
4. 格子上のデータにおける(近似的な)部分波展開を取り扱う手法として、ミスナー法をポテンシャル計算手法(HAL QCD法)と組み合わせるための研究開発を行った。これにより、ポテンシャル計算における部分波混合の系統誤差を大幅に抑制することに成功した。
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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
物理点近傍において、ハイペロン力の決定が着実に進展している。また、得られたハイペロン力を基にした原子核への応用研究も進んでおり、実験へも大きなインパクトを与えている。重イオン衝突実験グループとの共同研究も進め、バリオン間相関観測についての予言について、実験的な確認も報告されている。より一般のハドロン間力計算に拡張するための研究手法(ミスナー法、all-to-all法, LapH法など) の研究が順調に進展しており、有望な結果が得られている状況にある。
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| Strategy for Future Research Activity |
ミスナー法 + HAL QCD法によるポテンシャル計算の有用性が明らかになったため、この手法を用いて、物理点近傍で、よりストレンジネス|S|が小さい系のポテンシャル計算を進める。またこの手法は、P波など高次部分波におけるポテンシャル計算にも有効と考えられ、その研究開発を行う。P波については、all-to-all, LapH法などの研究も同時に進める。さらに得られたポテンシャルを基にして、ハイパー核、重イオン衝突時のバリオン間相関、核物質の状態方程式・中性子星の構造などへの応用研究を行う。また、次世代スパコン「富岳」の利用に向けた準備を行う。
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| Causes of Carryover |
CPUの世代交代が予定より遅れたため、パソコンの購入を来年度に回すことにした。また、2019年中の研究会について他から費用負担してもらえるケースが多かったこと、2020年の年明け以降はコロナ問題のためほとんどの研究会がキャンセルになったことから、次年度使用額が発生した。来年度はまずパソコンの購入を行う予定であるが、研究会関連費用についてはコロナ問題のため先が見通せない状況にある。
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