2021 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 | ハドロン間相互作用 / バリオン間力 / メソン間力 / ダイバリオン / 格子QCD / 富岳 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
量子色力学 (QCD) に基づいたバリオン間相互作用の第一原理的決定は、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、日本のフラグシップスパコン「富岳」の時代におけるバリオン間相互作用の精密計算手法の開発を目指している。本年度は主に以下のような研究を行った。
1. ダイバリオン系、di-Omega および di-Omega(ccc) について、その相関関数の系統的研究を物理点近傍で行った。HAL QCD法で得られたポテンシャルを基に、有限体積における固有モード解析を行うことで、di-Omega 相関関数では基底状態が主成分、di-Omega(ccc)では第一励起状態が主成分となっていることが解り、さらにどちらのケースでも相互作用ポテンシャルは正確に計算できていることを明らかにした。これは計算に用いているHAL QCD 法の信頼性をさらに裏打ちする成果である。
2. 相互作用計算において all-to-all 伝搬関数を用いる手法について研究を行った。メソン間力については P波 I=1 pipi 相互作用を計算し、散乱位相差から rho メソン共鳴状態の導出に成功した。また LapH 法の計算コストを1-2桁削減出来る手法(FLapH法)を開発し、S波バリオン間力に適応した。これにより相関関数における非弾性散乱状態の寄与の抑制ができることを見出したが、コスト・効果比を考えると、主に P 波バリオン間力の計算に威力を発揮する手法と解った。
3. 富岳の本格稼働開始とあわせ、物理点直上でのバリオン間力決定の計算をスタートさせた。2021年度は主に格子QCDゲージ配位生成に注力し、スペクトラムの測定計算を行うことで、実際に物理点直上の配位が生成されていることを確認した。
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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
2021年3月の富岳の本格稼働開始と共に、物理点直上でのバリオン間力の大規模計算を順調に進めることができている。これは本研究による2020年度までの事前準備、および2021年度の富岳上での研究開発に依るところが大きい。また、将来のP波バリオン間力の計算に向けて、計算アルゴリズム、コードの実装や実際の数値計算が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
富岳の大規模利用により、物理点直上でのバリオン間力の決定を進める予定である。従来は物理点近傍における計算に留まっていたが、本研究によりついにクォーク質量に起因する系統誤差を完全に排除した予言を与えることが可能となる。さらに、得られたポテンシャルの結果に基づいて、ハイパー核、原子核衝突実験におけるハドロン相関、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、all-to-all 法を用いた計算について、特にP波のバリオン間力の計算を重いクォーク質量で行う予定である。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が発生した主な理由は、コロナ問題のためほとんどの研究会がオンラインになったためである。2022年度はコロナ問題が落ち着きそうな状況であり、このまま事態が悪化せず収束に向かっていくのであれば、研究会での成果発表などを行いたいと考えている。
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