2021 Fiscal Year Research-status Report
Behavior of hadrons at finite density
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21K03573
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中村 純 大阪大学, 核物理研究センター, 協同研究員 (30130876)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
保坂 淳 大阪大学, 核物理研究センター, 教授 (10259872)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 格子QCD / 数値シミュレーション / 符号問題 / 重イオン反応 / 有限密度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画は、日本のJ-PARCやロシアのDUBNA加速器などによる実験で計画されている高エネルギーでのハドロンの反応について、格子QCDの数値シミュレーションによって解析を行うことである。従来の格子QCDによる研究は、ハドロンの質量が中心であったが、本研究計画では測定可能なハドロンの反応も解析し、有限系の強い相互作用について新しい知見を得ることを目指す。
今年度は、有限密度系の格子QCD計算の定式化と実験家との研究討論による測定可能量の調査を行った。前者については、これまではゼロ密度からの小さなズレの計算しか行われていなかったが、これを拡張することに注力した。後者については、J-PARCやロシアのDUBNAを訪問し、研究討論を進めた。
大密度での計算を行うことは重要であり、重イオン反応や、宇宙初期、中性子星の中心部での強い相互作用の理解に必須である。
そのために、カノニカル法を有限密度系の格子QCD計算に導入した。これは、密度を表すパラメータである化学ポテンシャルを温度で規格化した量での展開となる。この手法は、これまで有限密度系の数値シミュレーションの最大の問題であった符号問題という困難を回避できる可能性がある。
実際の高エネルギー重イオン反応の中心衝突では温度は数十ミリオン電子ボルトであると予想され、物理的に重要な計算が可能である。しかし、中性子星の内部の温度はさらに低いため、新たな手法が必要である。このため、複素ランジュバン法の検討を始めた。
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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
有限密度系の格子QCD計算に、カノニカル法を導入した。世界の大きな格子QCD計算グループも追随の動きを見せている。
また、複素ランジュバン法についても、試験的なコードを作成し、その振る舞いを解析している。
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| Strategy for Future Research Activity |
J-PARCやDUBNA加速器でのハドロンの研究について、実験家、現象論分野の研究者も大きな関心を持ってくださるようになった。今度は、研究交流を進めて、観測可能な量について調査し、対応する量の数値シミュレーションによる計算を進めていく。
大密度系での格子QCDによる計算は、本格的な先行研究が少ないため、自ら数値シミュレーションコードを開発し、その安定性などを調査していく。
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| Causes of Carryover |
COVID-19のため、直接研究交流ができなかった。ネットワーク会議システムで打ち合わせを行い、次年度への交流の準備を行った。
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