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非可換渦のダイナミクスとその高密度QCD物質への応用

研究課題

研究課題/領域番号 11J08694
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(理論)
研究機関東京大学

研究代表者

広野 雄士  東京大学, 大学院理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2011 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2013年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2012年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード非可換渦 / 位相欠陥 / ドメインウォール / クォークグルーオンプラズマ / カラー超伝導 / クォーク・グルーオン・プラズマ / 非可換統計
研究概要

本年度は下記二点の研究成果を得た。
[カイラル対称性の破れに伴って現れるドメインウォールの性質]
低温・低密度でQCD物質はカイラル対称性の破れたハドロン相を呈する。ハドロン相ではドメインウォールと渦の複合ソリトンが存在するが、このような複合的構造体が実際の世界にあるとすれば観測的に知られている宇宙のエネルギー密度と矛盾してしまうことが知られていた(ドメインウォール問題)。本研究では、非可換渦の寄与を考えるとウォールと渦の複合構造が溶解することを位相的観点から示し、その溶解の様子を数値シミュレーションにより確認した。さらに、ドメインウォール中に非可換渦のループができることによりウォールが量子的に崩壊することを指摘し、その崩壊確率の見積もりを行った。この2つの効果の帰結として、カイラル相転移ではドメインウォール問題が現れないことを指摘した。
[Cu+Au衝突を用いたクォークグルーオンプラズマ(QGP)の電気伝導度の推定]低密度・高温状態で現れるクォークグルーオンプラズマにおける渦ダイナミクスを考察する過程で、QGPの電気伝導度を実験から推定する方法を発見した。最近ブルックヘブン国立研究所にある加速器RHICでは、銅原子核と金原子核による非対称な重イオン衝突実験が行われている。金原子核同士の衝突とは異なり、銅・金衝突では銅原子核側に向う賞味の電場が存在する。この電場に対して衝突後に生成されたQGP内で電荷移動が起こり、電荷分布が双極子的に変形すると期待できる。この双極子の大きさがQGPの電気伝導度を反映しており、粒子分布の形を特徴付けるハーモニクスのうち一次の量の電荷依存部分が電気伝導度の情報を持っていることを指摘した。またこの効果の大きさが衝突のインパクトパラメータにどう依存するのかを調べるために、中心部を貫く電束の大きさのインパクトパラメータ依存性を解析した。本研究の結果は、今まで計測するのが困難であったQGPの電気伝導度測定の端緒を開くものである。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

カラー超電導における非可換渦の集団構造に関しては、技術的困難もあり未だ研究成果として発表できるまでに至っていない。一方で、低密度のハドロン相で非可換渦が大きな物理的役割を果たすことを見出した。クォークグルーオンプラズマの電気伝導度の推定についてもより詳細な解析を進めており、全体としては概ね順調に進展していると考えている。

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

報告書

(3件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2014 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] Vortices and Other Topological Solitons in Dense Quark Matter2014

    • 著者名/発表者名
      Minoru Eto, Yuji Hirono, Shigehiro Yasui and Muneto Nitta
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2014 号: 1 ページ: 1-149

    • DOI

      10.1093/ptep/ptt095

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Domain Walls and Vortices in Chiral Symmetry Breaking2014

    • 著者名/発表者名
      Minoru Eto, Yuji Hirono and Muneto Nitta
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2014 号: 3 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1093/ptep/ptu013

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lattice QCD in rotating frames2013

    • 著者名/発表者名
      Arata Yamamoto and Yuji Hirono
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 111 号: 8

    • DOI

      10.1103/physrevlett.111.081601

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Viscoelastic-electromagnetism and Hall viscosity2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Hidaka, Y. Hirono, T. Kimura, Y. Minami
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2013 号: 1 ページ: 13A02-0

    • DOI

      10.1093/ptep/pts063

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-Abelian statistics of vortices with multiple Majorana fermions2012

    • 著者名/発表者名
      Yuji Hirono, Shigehiro Yasui, Kazunori Itakura, Muneto Nitta
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 86 号: 1 ページ: 14508-14508

    • DOI

      10.1103/physrevb.86.014508

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anisotropic optical response of dense quark matter under rotation : Compact stars as cosmic polarizers2012

    • 著者名/発表者名
      Yuji Hirono, Muneto Nitta
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 109 号: 6 ページ: 62501-62501

    • DOI

      10.1103/physrevlett.109.062501

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Topological Interactions of Non-Abelian Vortices with Quasi-Particles in High Density QCD2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Hirono, T.Kanazawa, M.Nitta
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 83 号: 8 ページ: 85018-85018

    • DOI

      10.1103/physrevd.83.085018

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Estimation of electric conductivity of the quark gluon plasma via asymmetric heavy-ion collisions2013

    • 著者名/発表者名
      Yuji Hirono
    • 学会等名
      International Conference on the Initial Stages in High-Enerev Nuclear Collision
    • 発表場所
      Hotel Louxo (Galicia, Spain)
    • 年月日
      2013-09-13
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Estimation of electric conductivity of the quark gluon plasma via asymmetric heavy-ion collisions2013

    • 著者名/発表者名
      Yuji Hirono
    • 学会等名
      RHIC-AGS meeting
    • 発表場所
      New York (USA)
    • 年月日
      2013-06-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Estimation of electric conductivity of tne quark gluon plasma via asymmetric heavy-ion collisions2013

    • 著者名/発表者名
      Yuji Hirono
    • 学会等名
      Frontiers of Hadronic Physics : Brain Circulation Kick off Workshop
    • 発表場所
      New York(アメリカ)
    • 年月日
      2013-03-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 量子渦の非可換統計-SO (2N+1)対称性を持つMajoranaフェルミオン-2012

    • 著者名/発表者名
      広野雄士
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      京都産業大学(京都)
    • 年月日
      2012-09-12
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 回転する高密度クォーク物質の異方的光学応答2012

    • 著者名/発表者名
      広野雄士
    • 学会等名
      基研研究会ハドロン物質の諸相と状態方程式
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所(京都)
    • 年月日
      2012-08-30
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 量子渦の非可換統計-SO (N)対称性を持つマヨラナフェルミオン-2012

    • 著者名/発表者名
      広野雄士
    • 学会等名
      基研研究会 熱場の量子論とその応用
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所(京都)
    • 年月日
      2012-08-23
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ptical Response of Dense Quark Matter under Rotation : Compact Stars as Cos2012

    • 著者名/発表者名
      Yuji Hirono
    • 学会等名
      Quark Matter 2012
    • 発表場所
      Washington (アメリカ)
    • 年月日
      2012-08-14
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Non-Abelian Vortices in High Density QCD2012

    • 著者名/発表者名
      Yuji Hirono
    • 学会等名
      The 4th Yonsei-Tokyo joint workshop
    • 発表場所
      Yonsei University, Seoul, Korea
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 量子渦の非可換統計-SO(N)対称性を持つMajoranaフェルミオン-2012

    • 著者名/発表者名
      広野雄士
    • 学会等名
      量子論の諸問題と今後の発展
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構(茨城県)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 回転する高密度クォーク物質の異方的光学応答2012

    • 著者名/発表者名
      広野雄士
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学西宮上ケ原キャンパス(兵庫県)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Topological interactions of non-Abelian vortices with quasiparticles in high density QCD2011

    • 著者名/発表者名
      Yuji Hirono
    • 学会等名
      Quark Matter 2011
    • 発表場所
      Annecy, France
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] An extension of the exchange fluctuation theorem for initially correlated systems2011

    • 著者名/発表者名
      Yuji Hirono
    • 学会等名
      Frontiers of Quantum and Mesoscopic Thermodynamics
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-12-12   更新日: 2024-03-26  

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