有限温度QCD相転移におけるダイナミカルなストレンジクォークの影響

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13640260
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 金谷 和至 筑波大学, 物理学系, 教授 (80214443)
• キーワード: 格子場の理論 / クォーク・グルオン・プラズマ / 格子ゲージ理論 / ストレンジクォーク / 有限温度 / 非等方格子 / 数値シミュレーション / 格子QCD

研究概要

この研究の目的は、初期宇宙の進化や重イオン衝突実験で重要なクォーク・グルオン・プラズマ状態の性質を、有限温度格子QCDの数値シミュレーションにより解明することにある。これまで、軽いu, dクォークを取り入れた研究は多いが、相転移点近傍ではsクォークまで重要だが、厳密な計算アルゴリズムの欠如と計算量の増大で、試験研究程度しか行われていなかった。
平成13年度に、sクォークを含む場合にも使える厳密な計算アルゴリズムとして、ポリノミアルHMC法(PHMC法)を研究し、調整パラメータに対する計算効率の変化などを比較検討した。その結果、現在の計算機パワーでも何とか使えるレベルの効率が達成可能であることを示した。後者の問題に関しては、熱力学量の効率的な計算方法として、非等方格子を研究した。最初のテストとして、クォークを無視したSU(3)ゲージ理論の場合に、高温極限の計算によって有効性を示し、Monte Carloシミュレーションによりを実証した。これらの結果はそれぞれPhysical Review Dに掲載されている。
平成14年度には、PHMCアルゴリズムを使ったN_F=3 QCDの試験研究によって、作用の改良が重要であることを示した。それに従い、N_F=3の場合の格子の改良パラメータの決定を進めた。特に、クォークの改良パラメータc_<sw>の非摂動的な値を決定した。これらの結果やその中間報告は、「格子場の理論国際会議」などで公表し、最終結果をまとめた論文も作成中である。
非等方格子に関しては、動的クォークを含むQCDに拡張する必要があるが、有効性を示すために、小さな格子で比較的よく研究されているN_F=2 QCDの場合をまず調べることとした。そのシミュレーションのために、N_F=2 QCDの非等方改良格子作用の非等方パラメータを決定する研究を行った。動的クォークを含むQCDでは、クォークとグルオンとそれぞれに非等方パラメータがあり、それらを同時に微調整して、様々な物理量の非等方度が互いに矛盾しないようにしなければならない。改良された作用を持つN_F=2 QCDでその作業を行い、非等方パラメータの値を決定した。

研究成果

• [文献書誌] A.AliKhan et al.: "Light hadron spectroscopy with two flavors of dynamical quarks on the lattice"Phys. Rev. D. 65. 054505-1-054505-50 (2002)
• [文献書誌] S.Aoki et al.: "Exploration of sea quark effects in two-flavor QCD with the O(a)-improved Wilson quark action"Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.). 106. 224-226 (2002)
• [文献書誌] S.Aoki et al.: "I=2 Pion Scattering Length and Phase Shift Wilson Fermions"Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.). 106. 230-232 (2002)
• [文献書誌] S.Aoki et al.: "Maximum entropy analysis of hadron spectral functions and excited states in quenched lattice QCD"Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.). 106. 233-235 (2002)
• [文献書誌] N.Yamada et al.: "Non-trivial phase structure of N_f=3 QCD with O(a)-improved Wilson fermion at zero temperature"Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.). 106. 263-265 (2002)
• [文献書誌] S.Aoki et al.: "Calculation of K → ππ decay amplitudes from K → π matrix elements in quenched domain-wall QCD"Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.). 106. 332-334 (2002)
• [文献書誌] S.Aoki et al.: "Charmonium spectrum from quenched QCD on anisotropic lattices"Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.). 106. 364-366 (2002)
• [文献書誌] N.Tsutsui et al.: "Heavy quark expansion parameters from lattice NRQCD"Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.). 106. 376-378 (2002)
• [文献書誌] N.Yamada et al.: "B meson B-parameters and the decay constant in two-flavor dynamical QCD"Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.). 106. 397-399 (2002)
• [文献書誌] S.Aoki et al.: "Equation of state for pure SU(3) gauge theory on anisotropic lattices"Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.). 106. 477-479 (2002)
• [文献書誌] S.Aoki et al.: "Chiral property of domain-wall fermion from eigenvalues of 4D Wilson-Dirac Operator"Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.). 106. 718-720 (2002)
• [文献書誌] S.Aoki et al.: "Non-perturbative renormalization for a renormalization group improved gauge action"Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.). 106. 780-782 (2002)
• [文献書誌] S.Aoki et al.: "Non-perturbative renormalization in domain-wall QCD by Schrodinger functional scheme"Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.). 106. 844-846 (2002)
• [文献書誌] S.Aoki et al.: "An exact algorithm for three-flavor QCD with O(a)-improved Wilson fermions"Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.). 106. 1079-1081 (2002)
• [文献書誌] S.Aoki et al.: "Polynomial Hybrid Monte Carlo algorithm for lattice QCD with odd number of flavors"Phys. Rev. D. 65. 094507-1-094507-22 (2002)
• [文献書誌] M.Okamoto et al.: "Charmonium Spectrum from Quenched Anisotropic Lattice QCD"Phys. Rev. D. 65. 094508-1-094508-29 (2002)
• [文献書誌] Kazuyuki Kanaya: "Thermodynamic properties of QCD with two flavors of Wilson-type lattice quarks"Nucl. Phys.. A702. 146-150 (2002)
• [文献書誌] Kazuyuki Kanaya: "Elementary Particles on a Dedicated Parallel Computer"Fortschritte der Physik [special edition for Proc. 18th AvH symposium "100 Years Werner Heisenberg -Works and Impact", Bamberg, Germany. 50. 531-537 (2002)
• [文献書誌] S.Aoki et al.: "I=2 pion scattering length with the Wilson fermion"Phys. Rev. D. 66. 077501-1-077501-4 (2002)