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ドメインウォールフェルミオン作用で探るQCDのトポロジー

研究課題

研究課題/領域番号 18H01216
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分15010:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する理論
研究機関大阪大学

研究代表者

深谷 英則  大阪大学, 理学研究科, 助教 (70435676)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2020年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2018年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
キーワード格子ゲージ理論 / トポロジー / 量子色力学 / ドメインウォールフェルミオン / QCD
研究成果の概要

温度165MeV以上の高温格子QCDのシミュレーションの結果、トポロジー励起がカイラル対称性を損なう手法の従来の研究に比べて、有意に抑制されていることが確認できた。axial U(1)感受率、 中間子,バリオン2点相関関数の計算も実行、複数の異なる観測量のカイラル極限が、軸性U(1)アノマリーの消失と統計誤差の範囲で無矛盾であることを確認した。この研究成果はPhysical Review D誌に掲載、また、2020年度HPCI利用研究課題優秀成果賞を受賞した。 また、カイラル感受率を軸性U(1)の破れとそれ以外に分解して解析することに成功、その寄与が90%に達するという驚くべき結果を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまでの格子QCDシミュレーション、特に有限温度QCDシミュレーションでは、計算コストの問題があるために格子上でカイラル対称性を壊す理論定式化が使われてきた。この手法では、自発的カイラル対称性の破れが不明確になるばかりでなく、カイラル対称性と密接に関係する、ゲージ場のトポロジカルな性質も損なわれる。私たちの研究成果は、精密なカイラル対称性をもつ格子QCDシミュレーションで行われた世界初の試みであり、宇宙初期に起こったQCD相転移に対するトポロジカルな励起の効果を定量的に見積もることに成功した。

報告書

(4件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 8件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 20件、 招待講演 13件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Johannes Gutenberg-Universit Mainz(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] lEcole Normale Suprieurede(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] York University(カナダ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Univ. of Graz(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Univ. of Edinburgh(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Mod-two APS index and domain-wall fermion2022

    • 著者名/発表者名
      Fukaya Hidenori、Furuta Mikio、Matsuki Yoshiyuki、Matsuo Shinichiroh、Onogi Tetsuya、Yamaguchi Satoshi、Yamashita Mayuko
    • 雑誌名

      Letters in Mathematical Physics

      巻: 112 号: 2 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1007/s11005-022-01509-2

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Role of the axial U(1) anomaly in the chiral susceptibility of QCD at high temperature2022

    • 著者名/発表者名
      Aoki S、Aoki Y、Fukaya H、Hashimoto S、Rohrhofer C、Suzuki K
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2022 号: 2 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1093/ptep/ptac001

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Curved domain-wall fermions2022

    • 著者名/発表者名
      Aoki Shoto、Fukaya Hidenori
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2022 号: 6 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1093/ptep/ptac075

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Study of the axial U(1) anomaly at high temperature with lattice chiral fermions2021

    • 著者名/発表者名
      Aoki S.、Aoki Y.、Cossu G.、Fukaya H.、Hashimoto S.、Kaneko T.、Rohrhofer C.、Suzuki K.、JLQCD collaboration
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 103 号: 7 ページ: 074506-074506

    • DOI

      10.1103/physrevd.103.074506

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Understanding the index theorems with massive fermions2021

    • 著者名/発表者名
      Fukaya Hidenori
    • 雑誌名

      International Journal of Modern Physics A

      巻: 36 号: 26 ページ: 1-29

    • DOI

      10.1142/s0217751x21300155

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Towards fully nonperturbative computations of inelastic ?N scattering cross sections from lattice QCD2020

    • 著者名/発表者名
      Fukaya Hidenori、Hashimoto Shoji、Kaneko Takashi、Ohki Hiroshi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 号: 11 ページ: 114516-114516

    • DOI

      10.1103/physrevd.102.114516

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Atiyah-Patodi-Singer index on a lattice2020

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Fukaya, Naoki Kawai, Yoshiyuki Matsuki, Makito Mori, Katsumasa Nakayama, Tetsuya Onogi, Satoshi Yamaguchi
    • 雑誌名

      PTEP

      巻: 4 号: 4 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1093/ptep/ptaa031

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The Atiyah-Patodi-Singer Index and Domain-Wall Fermion Dirac Operators2020

    • 著者名/発表者名
      H. Fukaya, M. Furuta, S. Matsuo, T. Onogi, S. Yamaguchi and M. Yamashita
    • 雑誌名

      Communicatios in Mathematical Physics

      巻: 380 号: 3 ページ: 1295-1311

    • DOI

      10.1007/s00220-020-03806-0

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Thouless-Kohmoto-Nightingale-den Nijs formula for a general Hamiltonian2020

    • 著者名/発表者名
      Fukaya Hidenori、Onogi Tetsuya、Yamaguchi Satoshi、Wu Xi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 101 号: 7 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1103/physrevd.101.074507

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] B to D^(*)\ell\nu form factors from N_f=2+1 QCD with Mobius domain-wall quarks2019

    • 著者名/発表者名
      Kaneko Takashi、Aoki Yasumichi、Colquhoun Brian、Fukaya Hidenori、Hashimoto Shoji、JLQCD Collaboration
    • 雑誌名

      PoS Lattice2018

      巻: 1 ページ: 1-7

    • DOI

      10.22323/1.334.0311

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Axial U(1) symmetry and Dirac spectra in high-temperature phase of $N_f=2$ lattice QCD2019

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Kei、Aoki Sinya、Aoki Yasumichi、Cossu Guido、Fukaya Hidenori、Hashimoto Shoji、JLQCD Collaboration
    • 雑誌名

      PoS Lattice2018

      巻: 1 ページ: 1-7

    • DOI

      10.22323/1.334.0152

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Observation of approximate SU(2) and SU(2n) symmetries in high temperature lattice QCD2019

    • 著者名/発表者名
      Rohrhofer Christian、Aoki Yasumichi、Cossu Guido、Fukaya Hidenori、Glozman Leonid、Hashimoto Shoji、Lang Christian B.、Prelovsek Sasa
    • 雑誌名

      Nuclear Physics A

      巻: 982 ページ: 207-210

    • DOI

      10.1016/j.nuclphysa.2018.10.037

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Symmetries of spatial meson correlators in high temperature QCD2019

    • 著者名/発表者名
      C. Rohrhofer, Y. Aoki, G. Cossu, H. Fukaya, C. Gattringer, L. Ya. Glozman, S. Hashimoto, C.B. Lang, and S. Prelovsek
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 100 号: 1 ページ: 014502-014502

    • DOI

      10.1103/physrevd.100.014502

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] “Bulk-edge correspondence of anomaly and APS index theorem”2022

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Fukaya
    • 学会等名
      Workshop "BE/BC 2022"
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 格子ゲージ理論における指数定理2022

    • 著者名/発表者名
      深谷英則
    • 学会等名
      CREST チュートリアル・ワークショップ 「物質のトポロジカル相の理論的探究」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] "What is chiral susceptibility probing?"2021

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Fukaya
    • 学会等名
      The 38th International Symposium on Lattice Field Theory
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] "A physicist-friendly reformulation of the Atiyah-Patodi-Singer index (on a lattice)"2021

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Fukaya
    • 学会等名
      The 38th International Symposium on Lattice Field Theory
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] "有限温度QCD相転移におけるU(1)量子異常の役割"2021

    • 著者名/発表者名
      深谷英則
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] "What is chiral susceptibility probing?"2021

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Fukaya
    • 学会等名
      YITP workshop QCD phase diagram and lattice QCD
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] "A physicist-friendly reformulation of the Atiyah-Patodi-Singer index (on a lattice)"2021

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Fukaya
    • 学会等名
      East Asia Joint Symposium on Fields and Strings 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] "What is chiral susceptibility probing?"2021

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Fukaya
    • 学会等名
      KEK Theory Workshop 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] "Domain-wall fermion and index theorem"2021

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Fukaya
    • 学会等名
      BNL & RBRC Joint Workshop "DWQ@25
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Axial U(1) anomaly in 2+1-flavor lattice QCD at high temperature near the physical point2021

    • 著者名/発表者名
      深谷英則
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] What is chiral susceptibility probing?2021

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Fukaya
    • 学会等名
      FunQCD: from first principles to effective theories
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A new perspective to hadronic excitations above Tc2020

    • 著者名/発表者名
      Christian Rohrhofer
    • 学会等名
      Asia-Pacific Symposium for Lattice Field Theory (APLAT 2020)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Axial U(1) anomaly in 2+1 flavor QCD at high temperature2020

    • 著者名/発表者名
      金森逸作
    • 学会等名
      日本物理学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] What is chiral susceptibility probing?2020

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Fukaya
    • 学会等名
      Asia-Pacific Symposium for Lattice Field Theory (APLAT 2020)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カイラル感受率とU(1)量子異常2020

    • 著者名/発表者名
      深谷英則
    • 学会等名
      基研研究会 素粒子物理学の進展2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Topological excitation in high temperature phase of Quantum Chromodynamics2020

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Fukaya
    • 学会等名
      筑波大学CCS International Symposium 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 量子色力学の高温相におけるトポロジー励起2020

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Fukaya
    • 学会等名
      第7回「京」を中核とするHPCIシステム利用研究課題 成果報告会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A physicist-friendly reformulation of the Atiyah-Patodi-Singer index theorem (on a lattice)2020

    • 著者名/発表者名
      H. Fukaya
    • 学会等名
      研究会「トポロジカル表面状態、ブレーンとソリトン、指数定理」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] "Why is domain-wall fermion mathematically interesting?"2019

    • 著者名/発表者名
      H. Fukaya
    • 学会等名
      国際研究会Frontiers in Lattice QCD and related topics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] "Domain-wall fermion and Atiyah-Patodi-Singer index"2019

    • 著者名/発表者名
      H. Fukaya
    • 学会等名
      Lattice 2019 at Wuhan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] "Domain-wall fermion and Atiyah-Patodi-Singer index"2019

    • 著者名/発表者名
      H. Fukaya
    • 学会等名
      Workshop "RMT in Sub-Atomic Physics and Beyond"
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] "Mathematical proof for "physicist-friendly" reformulation of Atiyah- Patodi-Singer index".2019

    • 著者名/発表者名
      H. Fukaya
    • 学会等名
      Workshop Strings and Fields 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nf=2格子QCDにおける高温領域の対称性2019

    • 著者名/発表者名
      深谷英則
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Domain-wall fermion and Atiyah-Patodi-Singer index2019

    • 著者名/発表者名
      H. Fukaya
    • 学会等名
      Workshop: Mathematical approach for topological physics (II)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] "Topology in lattice gauge theory"2019

    • 著者名/発表者名
      深谷英則
    • 学会等名
      基研研究会「場の量子論における非摂動論的手法と素粒子物理学への応用」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] AXIAL U(1) SYMMETRY IN LATTICE QCD AT HIGH TEMPERATURE2018

    • 著者名/発表者名
      H. Fukaya
    • 学会等名
      YKIS2018b Symposium "Recent Developments in Quark-Hadron Sciences"
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A physicist-friendly reformulation of the Atiyah-Patodi-Singer index theorem2018

    • 著者名/発表者名
      H. Fukaya
    • 学会等名
      AVENUES OF QUANTUM FIELD THEORY IN CURVED SPACETIME
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A physicist-friendly reformulation of the Atiyah-Patodi-Singer index theorem2018

    • 著者名/発表者名
      H. Fukaya
    • 学会等名
      東北大学 workshop "PROGRESS IN THE MATHEMATICS OF TOPOLOGICAL STATES OF MATTER"
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Axial U(1) Anomaly at High Temperature2018

    • 著者名/発表者名
      H. Fukaya
    • 学会等名
      Quantum Chromodynamics and Its Symmetries
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 私の研究

    • URL

      http://kabuto.phys.sci.osaka-u.ac.jp/~hfukaya/study.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 深谷英則のページ 私の研究

    • URL

      http://kabuto.phys.sci.osaka-u.ac.jp/~hfukaya/study.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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