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

2003 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オーク・グルオン・プラズマ状態の性質を、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。相転移点近傍ではsクォークまで重要だが、これまでsクォークまで含めたN_F=3 QCDの研究はクオーク質量について数点を近似的なアルゴリズムでシミュレーションされたのみだった。現実世界への定量的予言を行うためには、udクォーク質量、sクォーク質量、ゲージ結合定数の3次元のパラメータ空間で系統的なデータが必要である。この研究では厳密な計算アルゴリズムでパラメータ空間を組織的に探査する。
平成14年度までに、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を比較検討し、ポリノミアルHMC法(PHMC法)に適当な改良を施すことにより現在の計算機パワーでも十分な研究が可能であることを示した。またそれに基づきN_F=3 QCDの試験研究を実行し、格子作用の改良が重要であることを示した。さらに、N_F=3 QCDの場合の改良係数を決定した。また、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、クォークの無いSU(3)ゲージ理論の場合に有効性を実証した。
有限温度の物理を定量的に研究するためには、温度ゼロの場合にN_F=3 QCDがどのような基本的性質を持っているか(格子間隔やハドロン質量、スペクトル、等物理線の位置など)を精密に知っておく必要がある。そのため、平成15年度には、PHMCアルゴリズムを使ったN_F=3 QCDの本格的研究をゼロ温度で開始した。格子間隔約0.1fmでのシミュレーションがほぼ完了し、sクォークの重要性を示唆する結果が得られている。また、非等方格子を使った有限温度QCDに関しては、動的クォークを含む場合に拡張する必要があるが、有効性を示すために、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。第一段階として、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した。

研究成果

• [文献書誌] S.Aoki et al.: "Light hadron spectrum and quark masses from quenched lattice QCD"Phys.Rev.D. 67(034503). 1-46 (2003)
• [文献書誌] V.I.Lesk et al.: "Flavor Singlet Meson Mass in the Continuum Limit in Two-Flavor Lattice QCD"Phys.Rev.D. 67(074503). 1-8 (2003)
• [文献書誌] Kazuyuki Kanaya: "Recent lattice results relevant for heavy ion collisions"Nucl.Phys.. A715. 233-242 (2003)
• [文献書誌] S.Aoki et al.: "I=2 Pion Scattering Phase Shift with Wilson Fermions"Nucl.Phys.B(Proc.Suppl.). 119. 311-313 (2003)
• [文献書誌] T.Kaneko et al.: "Light hadron spectrum with two flavors of O(a) improved dynamical quarks : final results from JLQCD"Nucl.Phys.B(Proc.Suppl.). 119. 329-331 (2003)
• [文献書誌] S.Hashimoto et al.: "Chiral extrapolation of light-light and heavy-light decay constants in unquenched QC"Nucl.Phys.B(Proc.Suppl.). 119. 332-334 (2003)
• [文献書誌] Y.Namekawa et al.: "Exploring QCD at small sea quark masses with improved Wilson-type quarks"Nucl.Phys.B(Proc.Suppl.). 119. 335-337 (2003)
• [文献書誌] S.Aoki et al.: "Non-Perturbative Determination of C_<sw> in Three-flavor Dynamical QCD"Nucl.Phys.B(Proc.Suppl.). 119. 433-435 (2003)
• [文献書誌] T.Umeda et al.: "Dynamical fermions on anisotropic lattices"Nucl.Phys.B(Proc.Suppl.). 119. 455-457 (2003)
• [文献書誌] T.Onogi et al.: "Precise determination of the Grinstein ratio of heavy-light decay constant in unquenched QCD"Nucl.Phys.B(Proc.Suppl.). 119. 610-612 (2003)
• [文献書誌] V.I.Lesk et al.: "Results for the Eta-prime Mass from Two-Flavor Lattice QCD"Nucl.Phys.B(Proc.Suppl.). 119. 691-693 (2003)
• [文献書誌] K-I.Ishikawa et al.: "An exact Polynomial Hybrid Monte Carlo algorithm for dynamical Kogut-Susskind fermions"Nucl.Phys.B(Proc.Suppl.). 119. 1000-1002 (2003)
• [文献書誌] J.Noaki et al.: "Calculation of nonleptonic Kaon decay amplitudes from K→π matrix elements in quenched domain-wall QCD"Phys.Rev.D. 68(014501). 1-36 (2003)
• [文献書誌] S.Ejiri et al.: "Renormalization group improved action on anisotropic lattices"Phys.Rev.D. 68(014502). 1-11 (2003)
• [文献書誌] T.Umeda et al.: "Two flavors of dynamical quarks on anisotropic lattices"Phys.Rev.D. 68(034503). 1-17 (2003)
• [文献書誌] S.Aoki et al.: "Light hadron spectroscopy with two flavors of O(a)-improved dynamical quarks"Phys.Rev.D. 68(054502). 1-44 (2003)
• [文献書誌] S.Aoki et al.: "An Exact Algorithm for Any-flavor Lattice QCD with Kogut-Susskind Fermion"Comput.Phys.Commun.. 155. 183-208 (2003)
• [文献書誌] S.Aoki et al.: "B-Bbar mixing in unquenched lattice QCD"Phys.Rev.Lett.. 91(212001). 1-4 (2003)
• [文献書誌] Y.Iwasaki et al.: "Phase structure of lattice QCD for general number of flavors"Phys.Rev.D. 69(014507). 1-21 (2004)
• [文献書誌] Kazuyuki Kanaya: "Three flavor dynamical QCD project by CP-PACS/JLQCD"Nucl.Phys.B(Ptoc.Suppl.). 128. 100-106 (2004)