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ドメインウォールフェルミオンで探る格子ゲージ理論のトポロジー

公募研究

研究領域次世代物質探索のための離散幾何学
研究課題/領域番号 18H04484
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
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 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワードトポロジー / 指数定理 / ドメインウォールフェルミオン / 格子ゲージ理論
研究実績の概要

2017年、研究代表者と大野木哲也、山口哲は素粒子論でよく知られた手法を使って、Atiyah-Patodi-Singer (APS)指数定理と同じ結果を与える新しい定式化を 見出した。非局所的境界条件を必要とせず、ドメインウォールフェルミオンとして知られるトポロジ カル絶縁体のよい模型となる演算子を用い、 APS と同じ結 果を与える物理量を定式化した。この研究は数学者からも大きな反響を呼び、指数定理の専門家である古田幹雄、松尾信一郎、山下真由子が共同研究に加わり、 物理、 数学の分野をまたがる共同研究へと発展した。その結果、「任意の偶数次元多様体で与えられる APS 指数に対し、 それと同じ結果を与えるドメイン ウォール フェルミオンの演算子が存在する」ことの 数学的証明を与えることができた。具体的には一次元高い仮想的な時空を用意、そこで曲がったドメイン ウォールを考えることにより、その時空上でのDirac 演算子の指数が2通りの手法で評価できることを証明、その一方が従来のAPS指数、もう一方がドメイン ウォールフェルミオンDirac 演算子のeta 不変量になることを示した。この研究はCommunication in Mathematical Physics誌に掲載された。さらに、奇数次元のmod-two指数で も同様の定式化が可能であることを示した。こちらの論文は現在査読中である。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 8件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 14件、 招待講演 9件) 備考 (2件)

  • [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] 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
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 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] 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] 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] 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] 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(国際学会)
    • 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)(国際学会)
    • 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
  • [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
    • 国際学会 / 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
      Workshop 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 index2019

    • 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 index2019

    • 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 / 招待講演
  • [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
      H. Fukaya
    • 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 theory2019

    • 著者名/発表者名
      H. Fukaya
    • 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
      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] 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
  • [備考] 深谷英則のページ 私の研究

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-12-27  

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