2粒子運動量相関から探るハドロン間相互作用としきい値近辺の散乱振幅

• 研究領域: 量子クラスターで読み解く物質の階層構造
• 研究課題/領域番号: 19H05151
• 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
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 大西 明 京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (70250412)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2019年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
• キーワード: ハドロン間相互作用 / 2粒子運動量相関関数 / カイラル動力学 / 格子QCD / 高エネルギー原子核衝突 / 2粒子運動量相関 / 高エネルギー重イオン衝突 / ２粒子運動量相関

研究開始時の研究の概要

ハドロン間相互作用は原子核などのハドロン多体系研究の基盤である。ところが核子を除くハドロンは全て不安定であり、散乱実験の標的にできない。我々は高エネルギー核反応からの様々なハドロン対(ΛΛ、pΩ-、pK-、pΞ-)の運動量相関を用いて相互作用を議論してきた。運動量相関は相対波動関数の２乗と粒子源関数の積分で与えられるため、後者が既知ならば前者から相互作用の情報が得られるのである。本研究では格子QCDやカイラル動力学から得られる最新のハドロン間相互作用を用い、結合チャネル効果を取り入れて運動量相関を求め、最近次々に報告されている実験からのデータと比較してハドロン間相互作用の制限を更に進める。

研究実績の概要

ハドロン間相互作用は原子核などのハドロン多体系研究の基盤である。ところが核子を除くハドロンは全て不安定であり、散乱実験の標的にできない。我々は高エネルギー核反応からの様々なハドロン対(ΛΛ、pΩ-、pK-、pΞ-)の運動量相関を用いて相互作用を議論してきた。運動量相関は相対波動関数の2乗と粒子源関数の積分で与えられるため、後者が既知ならば前者から相互作用の情報が得られるのである。
2020年度にはK^{bar}N(反K中間子-核子)-πΣ-πΛ結合チャネル効果を取り入れた相関関数の計算プログラムを完成し、pK-相関関数を求め、LHC-ALICE collaborationにより観測されたpp(陽子-陽子)衝突からの相関関数データと比較することにより、カイラル動力学によるK^{bar}N相互作用の検証を行った。またΛ(1405)がK^{bar}N束縛状態としての性質を持つか否かを判別する上で、源関数サイズが異なるpA (陽子-原子核), AA (原子核-原子核)反応での相関関数が有用であることを議論し、予言値を与えた。この研究成果は Phys. Rev. Lett. にて出版されている。ここで開発した理論手法は、結合チャネル・クーロンポテンシャル・しきい値のズレの効果を初めて全て取り入れて相関関数の計算を実現したものであり、新規性が高く、また適用範囲が広い。この枠組みを用いて強い相互作用の第一原理計算である格子QCDに基づいてHAL QCD collaborationによって求められたNΞ-ΛΛ結合チャネルポテンシャルを用いた相関関数の計算も行っており、現在論文を準備中である。

現在までの達成度 (段落)

令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Technical University of Munich(ドイツ)
• [国際共同研究] Duke University(米国)
• [国際共同研究] Fudan University(中国)
• [国際共同研究] Yonsei University/Kangwon National University(韓国)
• [国際共同研究] Chinese Academy of Sciences, Beijing/Nankai University/Chinese Academy of Sciences, Shanghai(中国)
• [国際共同研究] Technical University of Munich/University of Munich/GSI(ドイツ)
• [国際共同研究] Michigan State University/Texas A&M University/Lawrence Berkeley National Laboratory(米国)
• [国際共同研究] INFN-LNS, Catania(イタリア)
• [国際共同研究] INFN-HH, Magurele-Bucharest(ルーマニア)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] Replica evolution of classical fields in 4+1 dimensional spacetime toward real time dynamics of quantum fields (2021)
  • 著者名/発表者名: Akira Ohnishi, Hidefumi Matsuda, Teiji Kunihiro, Toru T. Takahashi
  • 雑誌名: Prog. Theor. Exp. Phys. 巻: 2021 号: 2
  • DOI: 10.1093/ptep/ptaa172
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] K-p Correlation Function from High-Energy Nuclear Collisions and Chiral SU(3) Dynamics (2020)
  • 著者名/発表者名: Kamiya Yuki、Hyodo Tetsuo、Morita Kenji、Ohnishi Akira、Weise Wolfram
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 124 号: 13 ページ: 132501-132501
  • DOI: 10.1103/physrevlett.124.132501
  • NAID: 130008155890
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Shear viscosity of classical massless fields in scalar theory (2020)
  • 著者名/発表者名: Hidefumi Matsuda, Teiji Kunihiro, Akira Ohnishi, Toru T. Takahashi
  • 雑誌名: Prog. Theor. Exp. Phys. 巻: 2020 号: 5
  • DOI: 10.1093/ptep/ptaa058
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Statistical double $\Lambda$ hypernuclear formation from $\Xi^-$ absorption at rest in light nuclei (2020)
  • 著者名/発表者名: Akira Ohnishi, Chikako Ishizuka, Kohsuke Tsubakihara, Yuichi Hirata
  • 雑誌名: Prog. Theor. Exp. Phys. 巻: 2020 号: 6
  • DOI: 10.1093/ptep/ptaa047
  • NAID: 120006996969
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Signatures of the vortical quark-gluon plasma in hadron yields (2020)
  • 著者名/発表者名: Taya Hidetoshi, Park Aaron, Cho Sungtae, Gubler Philipp, Hattori Koichi, Hong Juhee, Huang Xu-Guang, Lee Su Houng, Monnai Akihiko, Ohnishi Akira, Oka Makoto, Yang Di-Lun
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 102 号: 2 ページ: 021901-021901
  • DOI: 10.1103/physrevc.102.021901
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Universality in COVID-19 spread in view of the Gompertz function (2020)
  • 著者名/発表者名: Akira Ohnishi, Yusuke Namekawa, Tokuro Fukui
  • 雑誌名: Prog. Theory. Exp. Phys. 巻: 2020 号: 12
  • DOI: 10.1093/ptep/ptaa148
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Shear viscosity of a classical Yang-Mills field (2020)
  • 著者名/発表者名: Hidefumi Matsuda, Teiji Kunihiro, Berndt M{\"u}ller, Akira Ohnishi, Toru T. Takahashi
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 102 号: 11
  • DOI: 10.1103/physrevd.102.114503
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Neutron-Proton Dynamics and Pion Production in Heavy-ion Collisions by the AMD+JAM Approach (2020)
  • 著者名/発表者名: Natsumi Ikeno, Akira Ono, Yasushi Nara, Akira Ohnishi
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 32 ページ: 010067-010067
  • DOI: 10.7566/jpscp.32.010067
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dynamically Integrated Transport Model for High-energy Nuclear Collisions at 3<$\sqrt{s_{NN}}$<30 GeV (2020)
  • 著者名/発表者名: Koichi Murase, Yukinao Akamatsu, Masayuki Asakawa, Tetsufumi Hirano, Masakiyo Kitazawa, Kenji Morita, Yasushi Nara, Chiho Nonaka, Akira Ohnishi
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 32
  • DOI: 10.7566/jpscp.32.010081
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Study of $\bar{K}N$ interaction from the hadron-hadron correlation in high-energy nuclear collisions (2020)
  • 著者名/発表者名: Y. Kamiya, T. Hyodo, K. Morita and A. Ohnishi
  • 雑誌名: Proc. of the 18th International Conference on Hadron Spectroscopy and Structure (HADRON2019) 巻: - ページ: 656-660
  • DOI: 10.1142/9789811219313_0112
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of Pauli blocking on pion production in central collisions of neutron-rich nuclei (2020)
  • 著者名/発表者名: Natsumi Ikeno, Akira Ono, Yasushi Nara, Akira Ohnishi
  • 雑誌名: Phys. Rev. C 巻: 101 号: 3 ページ: 34607-34607
  • DOI: 10.1103/physrevc.101.034607
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Probing ΩΩ and pΩ dibaryons with femtoscopic correlations in relativistic heavy-ion collisions (2020)
  • 著者名/発表者名: Morita Kenji、Gongyo Shinya、Hatsuda Tetsuo、Hyodo Tetsuo、Kamiya Yuki、Ohnishi Akira
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 101 号: 1 ページ: 015201-015201
  • DOI: 10.1103/physrevc.101.015201
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quark matter symmetry energy effects on hadron-quark coexistence in neutron star matter (2019)
  • 著者名/発表者名: Xuhao Wu, Akira Ohnishi, Hong Shen
  • 雑誌名: AIP Conf. Proc. 巻: 2127 ページ: 020032-020032
  • DOI: 10.1063/1.5117822
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Comparison of heavy-ion transport simulations: Collision integral with pions and Δ resonances in a box (2019)
  • 著者名/発表者名: Akira Ono, Jun Xu, Maria Colonna, Pawel Danielewicz, Che Ming Ko, Manyee Betty Tsang, Yong-Jia Wang, Hermann Wolter, Ying-Xun Zhang, et al.
  • 雑誌名: Phys. Rev. C 巻: 100 号: 4
  • DOI: 10.1103/physrevc.100.044617
  • NAID: 120006956356
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Path optimization in 0+1D QCD at finite density (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuto Mori, Kouji Kashiwa, Akira Ohnishi
  • 雑誌名: Progress of Theoretical and Experimental Physics 巻: 2019 号: 11
  • DOI: 10.1093/ptep/ptz111
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Application of the path optimization method to the sign problem in an effective model of QCD with a repulsive vector-type interaction (2019)
  • 著者名/発表者名: Kashiwa Kouji、Mori Yuto、Ohnishi Akira
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 99 号: 11 ページ: 114005-114005
  • DOI: 10.1103/physrevd.99.114005
  • NAID: 120006778265
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Femtoscopic study of NΞ interaction and search for the H dibaryon state around the NΞ threshold (2021)
  • 著者名/発表者名: Akira Ohnishi, Y. Kamiya, K. Sasaki, T. Fukui, T. Hatsuda, T. Hyodo, K. Morita, K. Ogata
  • 学会等名: APFB2020 (Yamada Conference LXXII: The 8th Asia-Pacific Conference on Few-Body Problems in Physics)
  • 国際学会
• [学会発表] 古典場のレプリカ発展における緩和過程 (2021)
  • 著者名/発表者名: 大西明、松田英史、国広悌二、高橋徹
  • 学会等名: 日本物理学会第 76 回年次大会
• [学会発表] Correlation functions of strange hadrons and their relevance to bound state search (2020)
  • 著者名/発表者名: Akira Ohnishi
  • 学会等名: 3rd Symposium on Clustering as a window on the hierarchical structure of quantum systems
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Replica evolution of classical fieldin 4+1 dimensional spacetimetoward real time dynamics of quantum field (2020)
  • 著者名/発表者名: Akira Ohnishi, Hidefumi Matsuda, Teiji Kunihiro1, Toru. T. Takahashi
  • 学会等名: Asia-Pacific Symposium for Lattice Field Theory(APLAT 2020)
  • 国際学会
• [学会発表] 4+1次元時空でのレプリカ発展による量子統計性をもつ古典場理論の提案 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大西明、松田英史、国広悌二、高橋徹
  • 学会等名: 日本物理学会2020年秋季大会
• [学会発表] Replica evolution of classical field in 4+1 dimensional spacetime as a simulator of quantum field evolution (2020)
  • 著者名/発表者名: Akira Ohnishi, Hidefumi Matsuda, Teiji Kunihiro1, Toru. T. Takahashi
  • 学会等名: 10th International Conference on Exact Renormalization Group 2020 (ERG2020)
  • 国際学会
• [学会発表] Hadron-hadron correlation functions and its relation to exotic hadron search (2020)
  • 著者名/発表者名: Akira Ohnishi
  • 学会等名: ALICE week 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Dense QCD matter tackled by experiments, observations, and theory (2020)
  • 著者名/発表者名: Akira Ohnishi
  • 学会等名: KEK Theory Workshop 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Hadron-hadron correlation and interaction from high-energy nuclear collisions (2020)
  • 著者名/発表者名: Akira Ohnishi
  • 学会等名: The 15th Hadron Spectroscopy Cafe Hadron interactions and Exotics in Heavy Ion collisions
  • 招待講演
• [学会発表] Higher-order symmetry energy parameters and neutron star properties (2019)
  • 著者名/発表者名: Akira Ohnishi, E. E. Kolomeitsev, James M. Lattimer, Ingo Tews, Xuhao Wu
  • 学会等名: YITP long-term workshop on Multi-Messenger Astrophysics in the Gravitational Wave Era
  • 国際学会
• [学会発表] Baryon-Baryon correlation from heavy-ion collisions and its implication to baryon-baryon interaction (2019)
  • 著者名/発表者名: Akira Ohnishi
  • 学会等名: FemTUM19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The path optimization for the sign problem of low dimensional QCD (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuto Mori, Kouji Kashiwa, Akira Ohnishi
  • 学会等名: The 37th International Symposium on Lattice Field Theory (Lattice 2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Evading the model sign problem in the PNJL model with repulsive vector-type interaction via path optimization (2019)
  • 著者名/発表者名: Akira Ohnishi, Yuto Mori, Kouji Kashiwa
  • 学会等名: The 37th International Symposium on Lattice Field Theory (Lattice 2019)
  • 国際学会
• [学会発表] 2 粒子運動量相関から探るハドロン間相互作用 (From hadron correlations to hadron interactions) (2019)
  • 著者名/発表者名: 大西 明
  • 学会等名: 第二回クラスター階層領域研究会 (Program for 2nd Symposium on Clustering as a window on the hierarchical structure of quantum systems)
  • 招待講演
• [学会発表] 重イオン衝突と中性子星 --- ハドロン相関とハドロン間相互作用を中心に --- (2019)
  • 著者名/発表者名: 大西 明
  • 学会等名: 高密度ハドロン・クォーク物質の諸相と中性子星の構造・進化
  • 招待講演
• [学会発表] 静止 Ξ- 反応からのハイパー核破片生成(Hyperfragment fomation fro Ξ- absorption at rest on nuclei) (2019)
  • 著者名/発表者名: 大西 明, 石塚知香子, 椿原康介, 平田雄一
  • 学会等名: 「物質階層を横断する会」第４回 ～ハドロン・原子核・原子・分子合同ミーティング～
  • 招待講演
• [学会発表] Path optimization for the sign problem in low-dimensional QCD and QCD effective models at finite density (2019)
  • 著者名/発表者名: Akira Ohnishi, Yuto Mori, Kouji Kashiwa
  • 学会等名: YITP Molecule-type Workshop on Frontiers in Lattice QCD and related topics
  • 国際学会
• [学会発表] Hadron-Hadron Correlation and Interaction from High-Energy Collisions (2019)
  • 著者名/発表者名: Akira Ohnishi
  • 学会等名: International Molecule-type Workshop on Hadron Interactions and Polarization from Lattice QCD, Quark Model, and Heavy-Ion Collisions
  • 国際学会