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2016 年度 実施状況報告書

量子色力学に基づくクォーク・グルーオンの非摂動的性質とハドロンの諸性質の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15K05076
研究機関京都大学

研究代表者

菅沼 秀夫  京都大学, 理学研究科, 准教授 (10291452)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード量子色力学(QCD) / クォーク / グルーオン / カイラル対称性 / カラーの閉じ込め / ホログラフィックQCD / クォーク・グルーオン・プラズマ(QGP) / マルチクォーク
研究実績の概要

強い相互作用の基礎理論である量子色力学(QCD)に基づき、クォークの閉じ込め、カイラル対称性の自発的破れ、ホログラフィックQCDにおけるクォーク多体系などの、重要で独自性の高い研究を行い、原著査読論文や査読付きの国際会議論文として公表した。①閉じ込めの指標となる、ポリヤコフ・ループ、クォーク閉じ込め力、ポリヤコフ・ループ感受率と、カイラル対称性の破れと直接関連する“ディラック演算子の固有モード”との解析的関係式を導出し、また、軽いダブラーの無いドメイン・ウォール・フェルミオンなどについても考察した。カイラル対称性の自発的破れの本質である低ディラック・モードの寄与が、閉じ込め現象に対しては小さいことを示した。
②超弦理論のDブレーン系から導かれるホログラフィックQCDにおいて、バリオン数が2のカイラル・ソリトン解として現れる“H粒子(uuddss)”に対する研究を世界で初めて行い、カイラル極限でのH粒子の質量やサイズなどの諸性質を明らかにした。
③強い相互作用の第一原理計算である格子QCDを用いて、ペンタクォーク、テトラクォークなどのクォーク多体系における“クォーク閉じ込め力”等の諸性質の研究を行った。
④ダイクォークを“拡がりを持ったスカラークォーク”とみなし、それに対するシュウィンガー・ダイソン方程式を定式化し数値的に解くことにより、スカラークォークの有効質量生成を示した。
⑤フレーバー数が1の1+1次元QCDに対応するホログラフィックQCDにトポロジカル・ソリトンとして現れるバリオンを研究し、それがスケール変換の下で不安定になることを世界で初めて示した。
⑥高精密の格子QCD計算により、核子などのバリオン中での3つのクォーク間の閉じ込め力が“Y型の線型ポテンシャル”に従うことを示し、また、バリオン中のクォーク閉じ込めに対するアーベリアン・ドミナンスを定量的に検証した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究課題では、クォーク・グルーオンという極微の階層から強い相互作用やハドロンの諸性質を理解することを目的とし、量子色力学(QCD)の非摂動的性質に関連する様々な研究テーマを同時に複数進めている。
特に、今年度からは、超弦理論から定式化されるホログラフィックQCDを用いた、ダイバリオンや低次元QCDでのバリオンに対する非摂動的解析も新たに開始し、既に世界初となる研究業績をあげ、複数の国際会議および論文等でその成果を発表している。
もちろん、昨年度から継続している研究テーマについても、強い相互作用の基礎理論である量子色力学に基づいた解析的な定式化や、大型計算機による大規模数値計算など、当初の計画通り進んでおり、着実に研究成果を重ねている。
それらの研究成果は、原著査読論文と査読付きの国際会議論文とで計10編の英字の学術論文にまとめられた。また、2つの比較的大きな国際会議(Confinement XII, CPOD2016)において招待講演を行うなど、本研究課題での研究成果は当該分野で注目されている。
このように、研究の予想通りの順調な展開・具体的な研究成果・学界での注目度の高さから、本研究課題は当初の計画通り順調に進展していると判断できる。

今後の研究の推進方策

基本的には今後もこれまでの方向で研究を進めていく。つまり、強い相互作用の基礎理論である量子色力学(QCD)に基づいて、クォーク・グルーオンのレベルから強い相互作用の基本的性質やハドロンの諸性質を研究していく。
研究方法としては、解析的な理論計算に基づいて定式化を進め、強い相互作用の第一原理計算である格子QCD計算によって定量的に分析を行い、QCDに基づいた非摂動物理やハドロン物理を総合的に理解していく。格子QCD理論のモンテカルロ計算に関しては、引き続き大阪大学のスーパー・コンピュータなどを用いて、大規模数値計算を実行していく。
また、今年度から開始した、超弦理論に由来する“ゲージ/重力対応”を用いた「QCDに対する非摂動的解析」も進めていき、原子核理論と素粒子論という分野の垣根を越えた学際的な研究を行っていく予定である。

次年度使用額が生じた理由

次年度使用額が生じた理由は、2017年3月の日本物理学会への参加を当初予定していたが、インフルエンザにより 出席できなかったことなどによる。なお、次年度使用額は 3万円以下であり、これは今年度の所要額の2%以下である。

次年度使用額の使用計画

次年度使用額は 3万円程度なので、研究に必要な書籍などの消耗品の購入に使用する予定である。

備考

researchmapと個人のwebページに、発表論文、及び、国際会議や日本物理学会での招待講演などの研究成果を記載している。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 4件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 9件、 謝辞記載あり 7件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] ヴロツワフ大学(ポーランド)

    • 国名
      ポーランド
    • 外国機関名
      ヴロツワフ大学
  • [雑誌論文] Some Relations for Quark Confinement and Chiral Symmetry2017

    • 著者名/発表者名
      H. Suganuma, T. M. Doi, K. Redlich and C. Sasaki
    • 雑誌名

      EPJ Web of Conferences

      巻: 137 ページ: 04003(11pages)

    • DOI

      https://doi.org/10.1051/epjconf/201713704003

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Holographic QCD for H-dibaryon (uuddss)2017

    • 著者名/発表者名
      H. Suganuma and K. Matsumoto
    • 雑誌名

      EPJ Web of Conferences

      巻: 137 ページ: 13018(6pages)

    • DOI

      https://doi.org/10.1051/epjconf/201713713018

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 1+1 Large Nc QCD and its Holographic Dual - Soliton Picture of Baryons in Single-Flavor World2017

    • 著者名/発表者名
      H. Suganuma, Y. Nakagawa and K. Matsumoto
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 13 ページ: 020013(5pages)

    • DOI

      https://doi.org/10.7566/JPSCP.13.020013

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Study of the H-dibaryon in Holographic QCD2017

    • 著者名/発表者名
      K. Matsumoto, Y. Nakagawa and H. Suganuma
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 13 ページ: 020014(5pages)

    • DOI

      https://doi.org/10.7566/JPSCP.13.020014

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Interplay between Deconfinement and Chiral Properties2017

    • 著者名/発表者名
      H. Suganuma, T. M. Doi, K. Redlich and C. Sasaki
    • 雑誌名

      Acta Physica Polonica B

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      -

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Polyakov Loop Fluctuations in terms of Dirac Eigenmodes2017

    • 著者名/発表者名
      T. M. Doi, K. Redlich, C. Sasaki and H. Suganuma
    • 雑誌名

      Acta Physica Polonica B

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      -

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Tetraquark and Pentaquark Systems in Lattice QCD2016

    • 著者名/発表者名
      F. Okiharu, T. Doi, H. Ichie, H. Iida, N. Ishii, M. Oka, H. Suganuma and T.T. Takahashi
    • 雑誌名

      Journal of Modern Physics

      巻: 7 ページ: 774-789

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.4236/jmp.2016.78072

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Non-perturbative Analysis of Various Mass Generation by Gluonic Dressing Effect with the Schwinger-Dyson Formalism in QCD2016

    • 著者名/発表者名
      S. Imai and H. Suganuma
    • 雑誌名

      Journal of Modern Physics

      巻: 7 ページ: 790-805

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.4236/jmp.2016.78073

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Perfect Abelian Dominance of Confinement in Mesons and Baryons in SU(3) Lattice QCD2016

    • 著者名/発表者名
      N. Sakumichi and H. Suganuma
    • 雑誌名

      EPJ Web of Conferences

      巻: 126 ページ: 04042(8pages)

    • DOI

      https://doi.org/10.1051/epjconf/201612604042

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Analytical Formulae linking Quark Confinement and Chiral Symmetry Breaking2016

    • 著者名/発表者名
      T. M. Doi, K. Redlich, C. Sasaki and H. Suganuma
    • 雑誌名

      EPJ Web of Conferences

      巻: 126 ページ: 04016(7pages)

    • DOI

      https://doi.org/10.1051/epjconf/201612604016

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] バリオン中のクォーク閉じ込め~やっとできた玉垣先生との研究交流~2016

    • 著者名/発表者名
      菅沼秀夫
    • 雑誌名

      素粒子論研究・電子版

      巻: 22(1) ページ: 110-112

    • DOI

      http://www2.yukawa.kyoto-u.ac.jp/~soken.editorial/sokendenshi/vol22/takatuka2016Jan.pdf

    • オープンアクセス
  • [学会発表] Some Relations for Quark Confinement and Chiral Symmetry Breaking in QCD2016

    • 著者名/発表者名
      H. Suganuma
    • 学会等名
      Quark Confinement and the Hadron Spectrum XII (Confinement 2016)
    • 発表場所
      Thessaloniki, Greece
    • 年月日
      2016-08-28 – 2016-09-03
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Holographic QCD for H-dibaryon (uuddss)2016

    • 著者名/発表者名
      H. Suganuma
    • 学会等名
      Quark Confinement and the Hadron Spectrum XII (Confinement 2016)
    • 発表場所
      Thessaloniki, Greece
    • 年月日
      2016-08-28 – 2016-09-03
    • 国際学会
  • [学会発表] 1+1 Large Nc QCD and its Holographic Dual - Soliton Picture of Baryons in Single-Flavor World2016

    • 著者名/発表者名
      H. Suganuma
    • 学会等名
      The 14th International Conference on Meson-Nucleon Physics and the Structure of the Nucleon (MENU 2016)
    • 発表場所
      Kyoto University (Kyoto City, Japan)
    • 年月日
      2016-07-25 – 2016-07-30
    • 国際学会
  • [学会発表] Interplay between Deconfinement and Chiral Properties2016

    • 著者名/発表者名
      H. Suganuma
    • 学会等名
      Critical Point and Onset of Deconfinement 2016 (CPOD 2016)
    • 発表場所
      Wroclaw, Poland
    • 年月日
      2016-05-30 – 2016-06-04
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] Hideo Suganuma's webpage

    • URL

      http://suganuma-hideo.o.oo7.jp/hideo/

  • [備考] researchmap

    • URL

      http://researchmap.jp/read0069370

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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