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カラードクラスターが作るハドロン物質の物理

公募研究

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 19H05159
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
研究機関国立研究開発法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

岡 眞  国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, センター長 (60144606)

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 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードダイクォーク / カイラル対称性 / 線形シグマ模型 / ヘビーバリオン / 格子QCD / ハドロン / 量子色力学 / クラスター / カラー / 軸性U(1)アノーマリー
研究開始時の研究の概要

カラーが白色でないクォーク・グルーオンの複合系である一般的なカラードクラスターの量子数の分類、エネルギー、相互作用を、量子色力学に基づいて解析し、多体系のダイナミクスで重要となるクラスターを特定する。それらを基本要素とする有効ラグランジアンを構築して、少数系、有限系、無限系、有限温度、密度、外場などの条件を指定したハドロン物質中でのカラードクラスターの重要性を明らかにする。

研究実績の概要

カイラル対称性に基づくダイクォーク有効理論を用いて、ヘビークォークを1個含むバリオンとヘビークォークを2個含むテトラクォークメソンの質量スペクトルを解析し、励起状態について予言を行った。軽いダイクォークをカイラル対称性によって分類することにより、ダイクォークのカイラル有効理論を構築した。ダイクォークとしては、質量が軽いスカラー+擬スカラーダイクォークの系と軸性ベクトル+ベクトルダイクォークの系の2種類を導入し、線形シグマ模型の形式での低次の項を取り入れた有効理論を求めた。ダイクォークの質量は、カイラル不変な項、カイラル対称性の自発的破れによって生じる項、軸性U(1)対称性を破るアノーマリー項からなり、それぞれの項がクォーク質量によるカイラル対称性の顕な破れを含んでいる。格子QCDによるダイクォークの質量計算および、ヘビークォークとダイクォークの束縛で生じるヘビーバリオンのスペクトルの情報を用いて、有効理論のパラメータを設定した。擬スカラーダイクォークの質量には軸性U(1)の破れが大きく寄与することがわかり、その結果ストレンジネスを含むダイクォークが軽くなる質量の反転が起こる可能性を予言した。一方、軸性ベクトルダイクォークは、SU(3)6次元表現のGell-Mann-Okubo質量公式にほぼ従うことがわかった。
ダイクォークの有効理論を用いて、チャームあるいはボトムクォークとダイクォークの束縛状態をクォーク模型で与えられるポテンシャルを用いて計算し、バリオンの励起状態のスペクトルの予言を行った。擬スカラーダイクォークの質量反転が反映して、Xi_cバリオンのrho-mode励起スペクトルに非相対論的なクォーク模型と異なる性質が現れることを示した。
本研究はカイラル対称性に基づくダイクォーク描像という新しいハドロン構造の定式化を提案し、今後の理論的実験的発展に繋がる成果である。

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。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 5件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件、 招待講演 9件)

  • [国際共同研究] Adelaide University(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Ozyegin University(トルコ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Korea University/Korea Aerospace University(韓国)

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

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Ozyegin University/Mimar Sinan Fine Arts University(トルコ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Univ. Adelaide(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Stable double-heavy tetraquarks: spectrum and structure2021

    • 著者名/発表者名
      Q. Meng, E. Hiyama, A. Hosaka, M. Oka, P. Gubler, K.U. Can, T.T. Takahashi, H.S. Zong
    • 雑誌名

      Physics Letters B

      巻: 814 ページ: 136095-136095

    • DOI

      10.1016/j.physletb.2021.136095

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Charmed baryon spectrum from lattice QCD near the physical point2020

    • 著者名/発表者名
      H.Bahtiyar, K.U.Can, G.Erkol, P.Gubler, M.Oka, T.T.Takahashi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 号: 5

    • DOI

      10.1103/physrevd.102.054513

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Spectrum of singly heavy baryons from a chiral effective theory of diquarks2020

    • 著者名/発表者名
      Yonghee Kim, Emiko Hiyama, Makoto Oka, Kei Suzuki
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 号: 1 ページ: 014004-014004

    • DOI

      10.1103/physrevd.102.014004

    • 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] Hexaquark picture for d*(2380)2020

    • 著者名/発表者名
      Kim Hungchong、Kim K.S.、Oka Makoto
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 号: 7

    • DOI

      10.1103/physrevd.102.074023

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Suppression of decay widths in singly heavy baryons induced by the UA(1) anomaly2020

    • 著者名/発表者名
      Kawakami Yohei、Harada Masayasu、Oka Makoto、Suzuki Kei
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 102 号: 11 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1103/physrevd.102.114004

    • 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] Chiral effective theory of diquarks and the UA(1) anomaly2020

    • 著者名/発表者名
      Masayasu Harada, Yan-Rui Liu, Makoto Oka, Kei Suzuki
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 101 号: 5 ページ: 054038-054038

    • DOI

      10.1103/physrevd.101.054038

    • NAID

      130008155934

    • 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] Spectrum of the Charmed Baryons in 2+1-flavor Lattice QCD2019

    • 著者名/発表者名
      Can Utku Kadir, Bahtiyar Huseyin, Erkol Guray, Gubler Philipp, Oka Makoto, Takahashi Toru T.
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 26

    • DOI

      10.7566/jpscp.26.022028

    • 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
  • [学会発表] Spectrum of singly heavy baryons from a chiral effective theory of diquarks2021

    • 著者名/発表者名
      Makoto Oka
    • 学会等名
      KEK Workshop on "Physics of heavy-quark and exotic hadrons 2021"
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] T_{QQ}in Quark and Diquark Models2021

    • 著者名/発表者名
      Makoto Oka
    • 学会等名
      Workshop on Double Charm Tetraquark and Other Exotics
    • 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] Chiral Effective Theory of Diquark and Heavy Baryon Spectroscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Makoto Oka
    • 学会等名
      The 3rd Symposium on Clustering as a window on the hierarchical structure of quantum systems
    • 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] Role of diquarks in heavy baryon spectroscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Makoto Oka
    • 学会等名
      日本物理学会(Physical Review C シンポジウム講演)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] カラーとヘビークォークがもたらす新奇ハドロン (招待講演)2020

    • 著者名/発表者名
      岡 真
    • 学会等名
      2020年度「物質階層原理研究」&「ヘテロ界面研究」合同研究報告会(RIKEN)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Diquark effectove theory for heavy baryons2020

    • 著者名/発表者名
      Makoto Oka
    • 学会等名
      KEK J-PARC Branch Workshop on Physics of Heavy Quark Hadron
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ハドロン中のカラードクラスター・ダイクォークの有効理論2020

    • 著者名/発表者名
      岡 眞
    • 学会等名
      新学術領域 スクール
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Diquark Effective Theory - Colored Clusters in Hadron2019

    • 著者名/発表者名
      Makoto Oka
    • 学会等名
      The 1st CENuM Workshop for Hadron Physics
    • 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] Diquark Effective Theory - Colored Clusters in Hadron2019

    • 著者名/発表者名
      Makoto Oka
    • 学会等名
      ECT* Workshop: Universal Physics in Many-Body Quantum Systems - From Atoms to Quarks -
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2022-12-28  

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