2021 Fiscal Year Annual Research Report
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20H01903
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
鈴木 博 九州大学, 理学研究院, 教授 (90250977)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
江尻 信司 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (10401176)
北澤 正清 大阪大学, 理学研究科, 助教 (10452418)
梅田 貴士 広島大学, 人間社会科学研究科(教), 准教授 (40451679)
金谷 和至 筑波大学, 数理物質系(特命教授), 特命教授 (80214443)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 格子ゲージ理論 / 有限温度QCD / グラディエント・フロー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当研究は、強い相互作用の基礎理論である量子色力学(QCD)の有限温度での物理量を、格子ゲージ理論を用いた第一原理計算で決定しようとするものである。これは、初期宇宙の熱的進化や重イオン衝突のダイナミクス、またアキシオンダークマターの残存量などを研究する上の基礎的データを与える。この計算には有限温度でのゲージ場配位をモンテカルロ法により多数生成する必要がある。また、我々の研究では、必要計算量を大幅に削減する、グラディエント・フローを用いた物理量の構成（SFtX法）を用いる点に独自性がある。まずゲージ場配位の生成については、これまでに引き続き、物理点クォーク質量の2+1フレーバーQCDの有限温度における配位生成を進めた。これはPACS10 Collaborationによって三種類の格子間隔に対して決定された格子パラメターを用いて有限温度での配位を生成するもので、北海道大学情報基盤センターのスーパーコンピュータGrand Chariotの52ノードを占有使用し、温度193MeV、格子間隔0.04fmでの配位の生成を行った。これ以外にも、九州大学情報基盤研究開発センターのスーパーコンピュータITOの共有使用により、温度193MeV、格子間隔0.085fmの配位生成を行った。熱力学量の測定に関しては、上で求めた配位群、また以前PACS-CS Collaborationによって得られた物理点クォーク質量の2+1フレーバーQCDの配位（格子間隔0.09fm）に対して測定を行った。これら以外の数値的研究としては、クォーク行列式のホッピングパラメタ展開により重クォーク領域での臨界質量を決定する研究、また関連する理論的研究として、SFtX法に現れるフロー時間ゼロへの外挿関数形の研究、ゲージ対称性を明白に保つ厳密くりこみ群（グラディエント・フロー厳密くりこみ群）の開発とその解析などが挙げられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
これまで、物理点クォーク質量の2+1フレーバーQCDに対してPACS10 Collaborationによって決定された格子パラメターを用い、有限温度における格子ゲージ場の配位生成を可能な範囲で精力的に行ってきた。温度193MeVという単一の温度に対してではあるが、当科研費を用いることで三種類の格子間隔0.085fm、0.064fm、0.04fmに対してかなりの数の格子ゲージ場配位が得られた。格子間隔0.085fmに対しては既に熱力学量の測定を一通り行ったが、その結果は既存の研究の結果と矛盾があるように見え、この原因の解明（測定コードまたは関連ファイルに原因があると思われる）が急務になっている。一方で、PACS-CS Collaborationによって決定された格子パラメター（格子間隔0.09fm）を用いて生成された配位を用いた熱力学量の測定は、少なくともエントロピー密度については既存の研究と無矛盾に見えるため、統計誤差を低減するためこの系列の配位数をさらに増やし測定を続けている段階である。物理的な結果を出すにはまだ少し時間が掛かり、当初予期していたよりやや進捗は遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
上で述べたように、PACS10 Collaborationによって決定された格子パラメターに基づいて温度193MeV、格子間隔0.085fmに対しては得た配位に基づく熱力学量の測定結果は既存の研究の結果と矛盾があるように見え、この原因の解明（測定コードまたは関連ファイルに原因があると思われる）が急務である。これを進める。一方、PACS-CS Collaborationによって決定された格子パラメター（格子間隔0.09fm）を用いて生成された配位を用いた熱力学量の測定は、少なくともエントロピー密度については既存の研究と無矛盾に見えるため、統計誤差を低減するためこの系列の配位数をさらに増やし測定を続けている段階である。後者についてはなるべく早急に最終結果を報告したい。
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