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本研究では、高温、高密度でのQCDのカイラル相転移に伴う現象論的な特徴を解明することが主な目的の一つであった。初年度には、QCDの低エネルギー有効理論としての南部-ヨナ-ラシニオ(NJL)模型に基づく研究を更に発展させるために、適切なカットオフの仕方を発見し、それを有限温度の場合にも拡張した。この方法は南部らの原論文の方法であり、分散関係に基礎を置くものである。有限温度での平均場理論をファインマンの不等式を使って基礎づけた。本研究ではσ中間子の媒質中での振舞いに注目し、その有限温度/密度での崩壊幅を色々な運動学的条件で求め整理した。
次年度では、まず、有限密度でのσ中間子の可能な質量の減少を検証する為、核子や軽い核および電子線を用いたσ中間子の核中での生成の提案を行なった。これは、Waleckaのσ-ω模型の深い分析に基づき、有限密度系ではスカラー粒子とベクター粒子の混合が起こることに注目した全く独創的なものである。また、σ中間子の検証の為に2個の中性のパイ中間子を計測することも同時に提案した。これにより、ロ-中間子の崩壊による膨大な荷電パイ中間子を除くことができる。
NJL模型によれば、QCDのカイラル転移での高温相での素励起は伝播でき、その方程式は波動的である。それに対し、超伝導体の動的現象が拡散方程式である時間依存ギンズブルグ-ランダウ方程式になることも比較的よく知られている。ところが、NJL模型は超伝導のBCS模型の類似模型である。本年度はなぜカイラル転移と超伝導でこのような違いが生じるのかについて分析を行なった。その結果、実効的な次元に違いにその原因があることが判明した。さらに、カイラル対称性とその力学的破れが原子核の飽和性、従って安定性にとって本質的であることが明らかにされた。
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