2017 Fiscal Year Annual Research Report
Search for the critical point of lattice QCD at high temperature and density focusing on probability distribution functions
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26400244
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
江尻 信司 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (10401176)
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2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 素粒子論 / 計算物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ハドロン相からクォーク・グル-オン相に変化するＱＣＤの有限温度相転移は、低密度では熱力学的特異性を持たないクロスオーバーで、ある臨界密度から一次相転移に変わると予想されている。その相転移の次数が変わる臨界点を見つけることが、現在、理論・実験どちらからも注目されている。本研究の目的は、格子ＱＣＤの数値シミュレーションを行うことにより、その臨界点をＱＣＤの第一原理計算で求めることである。
ＱＣＤの有限密度系では、シミュレーションの重みにあたる量が複素数になる問題があり、数値シミュレーションを直接行うことができない。その問題を避ける手段として、確率分布関数に着目して相転移の性質を調べる方法を提案した。その方法を用いて、まず、すべてのクォークが重い領域での相構造を調べ、一次相転移とクロスオーバーの領域を分ける臨界線を任意の密度で決定した。さらに、質量だけでなく、クォークの種類の数（フレーバー数）も調節できる変数として扱った。計算しやすいパラメータ領域から徐々に現実のクォーク質量に近づけるというアプローチで、フレーバー数が多い場合に、クォーク質量が軽い場合でも、一次相転移でなくなる臨界質量を計算することができた。
同時に、格子ゲージ理論の枠内で、一次相転移点があるとき、転移点近傍での熱力学量の解析方法を確立することも重要である。一次相転移の特徴は相転移の前後で潜熱を放出・吸収することである。その潜熱を動的クォークのないクエンチＱＣＤで計算した。潜熱の計算には、熱力学量の計算によく使われる積分法は不適切で、微分法と呼ばれる方法が必要になる。その微分法により潜熱の連続極限の値まで計算した。
また、最近注目されているグラディエント・フローという方法を用いた熱力学量の計算も行った。すでに確立している積分法、微分法の弱点を補い、ＱＣＤ相転移の研究が劇的に進展することを期待している。
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[Presentation] Thermodynamics near the first order phase transition of SU(3) gauge theory using gradient flow2017
Author(s)
Shinji Ejiri, Ryo Iwami, Kazuyuki Kanaya, Masakiyo Kitazawa, Yusuke Taniguchi, Hiroshi Suzuki, Mizuki Shirogane, Takashi Umeda, Naoki Wakabayashi
Organizer
Lattice 2017, International Symposium on Lattice Field Theory (Granada, Spain)
Int'l Joint Research
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