2022 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, 数理創造プログラム, 専任研究員 (70622554)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ハドロン間相互作用 / バリオン間力 / ２パイオン交換力 / Ξハイパー核 / 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、QCDの第一原理計算手法である格子QCDにより、富岳スパコンを用いたバリオン間相互作用の精密決定を目標としている。本年度は主に以下のような研究を行った。
1. 核子-phiメソン間相互作用について、物理点近傍(パイオン質量146MeV)における計算を富岳を用いて行った。その結果、相互作用ポテンシャルは、近距離領域の引力芯と遠距離領域の引力 tail から構成されていることが明らかになった。また引力 tail については、核子とカラー双極子間に働く２パイオン交換力と consistent な振る舞いをしていることが解った。また散乱パラメータを予言し、その値には２パイオン交換の引力 tail が主要な寄与をもたらしていることを示した。
2. 格子QCDで得られた核子-Ξ粒子間相互作用に基づき原子核少数多体計算を行うことで、Ξハイパー核のスペクトラムを予言した。特に、ΞNαα系について、J^P=1^-, 2^- のスピン二重項をなす束縛状態が、アイソスピン I = 0, 1 両方に存在することを示した。また、スピン二重項のスペクトラムの順序がアイソスピンによって反転することを予言し、この振る舞いは核子-Ξ間相互作用のスピン・アイソスピン依存性と密接に対応していることを示した。
3. 富岳において物理点直上(パイオン質量137MeV)での格子QCDゲージ配位生成、そしてバリオン間力の大規模計算を実行した。これにより、特にハイペロン力について物理点直上での結果が得られつつある。
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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
富岳スパコンにおいて計算コードの最適化を行い、物理点直上での配位生成、そして得られた配位に基づくバリオン間力の大規模計算を進めた。京スパコンにおける計算と比べて、クォーク質量が物理点近傍から物理点直上へと改善されただけでなく、統計数も約４倍を達成している。
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| Strategy for Future Research Activity |
富岳を用いた大規模計算で得られたNBS相関関数のデータを解析することで、物理点直上でのバリオン間力の決定を行う予定である。従来は物理点近傍における計算に留まっていたが、本研究によりクォーク質量に起因する系統誤差を排除した予言を与えると共に、大統計化による統計精度の改善も可能となる。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 法を用いた計算の研究を行うことで計算の一層の高精度化を目指すと共に、将来の連続極限を取るための計算に向けて格子作用の改良研究を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が発生した主な理由は、コロナ問題のため研究会にオンライン参加をしたためである。2023年度はコロナ問題も落ち着くことが期待され、事態が悪化せず収束に向かっていくのであれば、対面においても研究会成果発表などを行いたいと考えている。
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