格子QCDにおけるクォーク・グルーオン・レベルでのハドロン構造の研究

• Project/Area Number: 04J00256
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 高橋 徹 京都大学, 基礎物理学研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2005: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2004: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: カイラル対称性 / 対称性の自発的破れ / 有効質量 / 閉じ込め / QCD / 強い相互作用 / 格子QCD / クォーク / ポテンシャル / ペンタクォーク / マルチクォーク / 共鳴状態 / フラックス・チューブ / フリップ・フロップ

Research Abstract

ハドロンの系を支配する強い相互作用を、その基礎理論のSU(3)ゲージ理論であるQCDから直接理解すべく、格子QCD計算を行った。格子QCDは、強い相互作用に対する強力な第一原理計算としてその地位を確立している。
この研究の一環として、我々は、SU(3)ゲージ相互作用に従う、スカラー粒子の性質を調べた。本来は質量ゼロのクォークは強い相互作用の結果、カイラル対称性の自発的破れを引き起こし、数百MeVという大きな構成子的質量を獲得するのであるが、特別な対称性を持たないスカラー粒子を調べることにより、この質量獲得のメカニズムを理解するのが目的である。その結果、スカラー粒子も同様に、1GeV以上の大きな有効質量を獲得することを示した。これは、QCDの強結合性によりスカラー粒子がグルーオンの衣をまとい、その結果大きな質量を獲得したと考えられる。このようなことから、SU(3)ゲージ相互作用に従う粒子は、普遍的に、大きな有効質量を獲得すると予想している。
また、我々は、カイラル対称性の自発的破れのメカニズムを微視的に理解するために、(QCDと性質が似ている)compact QEDの系を調べた。その結果、カイラル対称性の自発的破れに直接関与するディラック演算子のゼロ固有値付近のモードは、真空中に存在するモノポールカレントと負の相関があることを示した。これは、カイラル対称性の破れにはモノポールの自由度が重要な役割を果たしていることを意味する。モノポールの自由度は、カラーの閉じ込めにも重要な役割を果たしており、「カイラル対称性の自発的破れ」「カラーの閉じ込め」の両者は密接に関係していることが予想される。

Research Products

• [Journal Article] Bound states of (anti-)scalar-quarks in SU(3)(c) lattice QCD. (2007)
  • Author(s): 飯田英明, 菅沼秀夫, 高橋徹
  • Journal Title: 国際会議17th International Spin Physics Symposium (SPIN06)の紀要 (未定)(印刷中)(出版予定)
• [Journal Article] Meson-Meson and Meson-Baryon Interactions in Lattice QCD (2006)
  • Author(s): Takumi Doi, Toru T.Takahashi, Hideo Suganuma
  • Journal Title: AIP Conference Proceedings 掲載予定
• [Journal Article] Nuclear Force in Lattice QCD (2006)
  • Author(s): Toru T.Takahashi, Takumi Doi, Hideo Suganuma
  • Journal Title: AIP Conference Proceedings 掲載予定
• [Journal Article] Detailed analysis of the tetraquark potential and flip-flop in SU(3) lattice QCD (2005)
  • Author(s): F.Okiharu, H.Suganuma, T.T.Takahashi
  • Journal Title: Physical Review D72 Pages: 14505-14505
• [Journal Article] Search for the Possible S=+1 Pentaquark States in Quenched Lattice QCD (2005)
  • Author(s): Toru T.Takahashi, Takashi Umeda, Tetsuya Onogi, Teiji Kunihiro
  • Journal Title: Physical Review D71 Pages: 114509-114509
• [Journal Article] Study for the pentaquark potential in SU(3) lattice QCD (2005)
  • Author(s): F.Okiharu, H.Suganuma, T.T.Takahashi
  • Journal Title: Physical Review Letters 94 Pages: 192001-192001
• [Journal Article] Search for the S=+1 pentaquarks in quenched lattice QCD (2005)
  • Author(s): Toru T.Takahashi, Takashi Umeda, Tetsuya Onogi, Teiji Kunihiro
  • Journal Title: Proceedings of Science LAT2005 Pages: 71-71
• [Journal Article] Study of Quark Confinement in Baryons with Lattice QCD (2005)
  • Author(s): H.Suganuma, T.T.Takahashi, F.Okiharu, H.Ichie
  • Journal Title: Nuclear Physics (Proceeding Supplement) B141 Pages: 92-92
• [Journal Article] Role of Large Gluonic Excitation Energy for Narrow Width of Penta-Quark Baryons in QCD String Theory (2005)
  • Author(s): H.Suganuma, F.Okiharu, T.T.Takahashi, H.Ichie
  • Journal Title: Nuclear Physics A(発表予定)
• [Journal Article] Lattice QCD Study for the Interquark Force in Three-Quark and Multi-Quark Systems (2005)
  • Author(s): H.Suganuma, T.T.Takahashi, F.Okiharu, H.Ichie
  • Journal Title: AIP Conference Proceedings (発表予定)
• [Journal Article] Penta-Quark Baryons in QCD String Theory (2005)
  • Author(s): H.Suganuma, F.Okiharu, T.T.Takahashi, H.Ichie
  • Journal Title: Nuclear Physics A(発表予定)
• [Journal Article] Detailed Analysis of the Gluonic Excitation in the Three-Quark System in Lattice QCD (2004)
  • Author(s): T.T.Takahashi, H.Suganuma
  • Journal Title: Physics Review D70 Pages: 74506-74506