| 研究課題/領域番号 |
19K03819
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 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
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
金谷 和至 筑波大学, 数理物質系(特命教授), 特命教授 (80214443)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 素粒子物理学 / クォーク・グルオン・プラズマ / 有限温度 / 熱力学的性質 / シミュレーション / 宇宙史 / グラジエントフロー / SFtX法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
クォークは、通常は陽子や中性子などのハドロンの中に閉じ込められており、単独で取り出すことができないが、１兆度以上の超高温では、ハドロンから溶け出してクォーク・グルオン・プラズマ状態に相転移すると考えられている。このQCD相転移は、宇宙がその進化過程で最後に経験した素粒子レベルの相転移である。本研究では、グラジエントフローに基づく鈴木の方法を応用して、格子QCDシミュレーションにより、クォーク・グルオン・プラズマや高温ハドロン物質の相転移と熱力学的特性を研究する。
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| 研究成果の概要 |
138億年前のビッグバン直後に、クォークが自由に飛び回るクォーク・グルオン・プラズマ相から、クォークがハドロン中に閉じ込められているハドロン相への相転移があったと考えられている。このQCD相転移の解明は宇宙史を理解する上で極めて重要である。
我々は、グラジエントフローに基づくSFtX法(small flow-time expansion method)を使い、QCD相転移温度近傍におけるクォーク物質の熱力学的性質を、ウイルソン型クォークを用いた格子2+1フレーバーQCDで研究した。また、関連する手法開発やクォークが重いQCDの有限温度相転移における潜熱や臨界点等の研究を推進した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
QCD相転移は、我々の宇宙が経験した、素粒子レベルでの最後の相転移である。この相転移により、我々の知る通常の物質（陽子や中性子など）が生成された。従って、その解明は、重い元素の創生や生命の発生につながる、宇宙史の物質進化の初期状態を理解する上で極めて重要である。
QCD相転移をQCDの第一原理から再現する唯一の研究方法が格子QCDの大型シミュレーションである。SFtX法は、格子QCD研究に大きなブレイクスルーをもたらす可能性があり、我々の先駆研究には、大きな意義があると考えている。
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