| 研究課題/領域番号 |
22K03593
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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) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023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)
2025年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 素粒子論 / 量子色力学 / クォーク・グルオン・プラズマ / 格子場の理論 / 計算物理学 / 臨界スケーリング / 重クォークQCD / グラジエントフロー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本課題では、クォーク質量を現実の値に調整した物理点2+1フレーバーQCDで、有限温度QCD相転移を研究する。
Wilson型格子クォークは、連続極限の正しさが保証されているが、カイラル対称性の破れにより計算コストが大きいという困難があった。グラジエントフローに基づいて開発されたSFtX法により、これまで格子正則化による対称性の破れのために複雑な処理が要求されていた物理量でも、そうした処理なしに直接評価することが可能になった。本研究では、SFtX法により、改良Wilsonクォークを採用した物理点2+1フレーバーQCDで、相転移温度やカイラル感受率などの熱力学量の温度依存性を計測する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、初期宇宙で実現したQCDの有限温度相転移を、格子QCDシミュレーションにより研究することを目的としている。有限温度QCDの相転移を、格子シミュレーションにより研究した。2023年度には、現実のクォーク質量（物理点）における2+1フレーバーQCDのゼロ温度配位生成と、クォークが重いQCDの臨界点探査の研究を推進した。
前者は、グラジエントフローに基づくSFtX法を採用した物理点2+1フレーバーQCDの熱力学研究プロジェクトのために、熱力学量のくりこみで必要なゼロ温度配位の統計を十分なものに引き上げるもので、ゼロ温度シミュレーションには大きな計算時間が要求されるため、2023年度では完了していない。
後者は、我々で開発したホッピングパラメータ展開に基づく方法を採用して、大格子で高統計のシミュレーションを遂行している。物理点QCDの相転移はクロスオーバーだが、近傍の臨界点のスケーリングの影響を受けている可能性がある。クォークが軽い側と重い側の両方に臨界点が存在するが、近年の格子研究の結果、軽い側の臨界点が物理点から遠い可能性が高まり、重い側の臨界点も精密に解明することが重要になった。臨界点の探索では臨界スケーリングが最も強力な手法だが、系の空間サイズが十分大きい必要がある。2021年度までの研究によりNt=4格子で我々の方法の有効性が確認されたことを受け、2022年度から2023年度にNt=6格子での研究を完成させ、2023年度にはNt=8格子でのシミュレーションを開始した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
物理点QCDの熱力学研究では、熱力学量の高精度なくりこみのために、ゼロ温度配位生成を新たに開始する必要性が判明し、そのシミュレーションを進めているが、ゼロ温度シミュレーションには大きな計算資源と計算時間が要求されるため、今年度中には最終的解析に着手できなかった。
他方、クォークが重い領域におけるQCD相転移の研究は順調に進行している。
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| 今後の研究の推進方策 |
物理点QCDのゼロ温度配位生成を継続しつつ、クォークが重い領域におけるQCD相転移の研究を推進する。前者については、大型計算資源の公募に応募して、不足している統計の確保を目指す。後者については、我々で開発した手法を応用してNt=8でのシミュレーションを完成させ、論文作成を目指した解析を進める。また、有限密度の場合に拡張して、Lee-Yangゼロ点やRoberge-Wise特異点などを研究する。
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