J-PARCエネルギー重イオン衝突におけるハドロン輸送再考

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K05079
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 大西 明 京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (70250412)
• 研究分担者: 奈良 寧 国際教養大学, 国際教養学部, 教授 (70453008)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 重イオン衝突 / 輸送方程式 / 衝突項 / 平均場 / QCD相転移 / J-PARC / 集団フロー / バリオン数揺らぎ

研究実績の概要

ハドロン輸送模型によりJ-PARCエネルギー領域の重イオン衝突を系統的に研究し、QCD臨界点付近でのシグナルと考えられている観測量の「非単調」な振る舞いがハドロン自由度で記述できるかどうかを明らかにするとともに、生成される高バリオン密度物質の性質が観測量に与える影響を明らかにすることが目的である。
平成29年度はハドロン輸送模型JAMにおいて平均場効果、および状態方程式のソフト化効果を取り入れ、J-PARCエネルギーにおける集団フローの系統的研究を進めた。RHICにおいて核子対あたりの衝突エネルギーが10 GeV近辺で観測されている陽子の側方フロー(v1)の負の傾きの原因究明が大きな課題であったが、平成28年度までの研究により、この負の傾きは核物質密度の(5-10)倍においてQCD相転移が起こり、状態方程式が軟化することで説明できることを示した。カスケード模型、および高密度で斥力的となるハドロン物質の状態方程式を取り入れるだけでは側方フローの傾きが負になることはないが、衝突項において2粒子が近づく方向に散乱させる(引力的軌道)ことにより、状態方程式のソフト化を取り入れることにより、10 GeV近辺での傾きが十分小さくなり、平均場効果と組み合わせることによって負の側方フローが説明できることを示した。平成29年度はさらに研究を進め、側方フローのみでなく、動径フロー、楕円フロー(v2)への影響を調べ、これらを組み合わせることにより、QCD相転移からのソフト化とハドロン自由度における平均場効果が判別可能であることを議論した。これとともに中性子星の質量・半径観測、および原子核データと無矛盾な核物質パラメータの制限、有限密度QCDにおける大きな問題である符号問題への取り組みも進めた。

研究成果

• [国際共同研究] GSI (重イオン研究所)/ゲーテ大学(フランクフルト)/ギーセン大学(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: GSI (重イオン研究所)/ゲーテ大学(フランクフルト)/ギーセン大学
  • 他の機関数: 1
• [国際共同研究] 原子核理論研究所(INT, Seattle)/ストーニーブルック大学/テキサス農工大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: 原子核理論研究所(INT, Seattle)/ストーニーブルック大学/テキサス農工大学
  • 他の機関数: 3
• [国際共同研究] 華中師範大学 (Wuhan)/China Institute of Atomic Energy/広西師範大学(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 華中師範大学 (Wuhan)/China Institute of Atomic Energy/広西師範大学
  • 他の機関数: 8
• [国際共同研究] 江原大学校 (Kangwon Nat. U)/延世大学校 (Yonsei U)(韓国)
  • 国名: 韓国
  • 外国機関名: 江原大学校 (Kangwon Nat. U)/延世大学校 (Yonsei U)
• [国際共同研究] Matej Bel Univerisity(スロバキア)
  • 国名: スロバキア
  • 外国機関名: Matej Bel Univerisity
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 7
• [雑誌論文] High Density EOS -- Heavy-Ion Collisions, Compact Stars and Strangeness -- (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Ohnishi
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 20 ページ: 011035 (1-8)
  • DOI: 10.7566/JPSCP.20.011035
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Path optimization method for the sign problem (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Ohnishi, Yuto Mori, Kouji Kashiwa
  • 雑誌名: EPJ Web Conf. 巻: 175 ページ: 07043 (1-8)
  • DOI: 10.1051/epjconf/201817507043
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Superfluid Fermi atomic gas as a quantum simulator for the study of neutron-star equation of state (2018)
  • 著者名/発表者名: Pieter van Wyk, Hiroyuki Tajima, Daisuke Inotani, Akira Ohnishi, Yoji Ohashi
  • 雑誌名: Phys. Rev. A 巻: 97 ページ: 013601 (1-13)
  • DOI: 10.1103/PhysRevA.97.013601
  • 査読あり
• [雑誌論文] Entropy production and isotropization in Yang-Mills theory with use of quantum distribution function (2018)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Tsukiji, Teiji Kunihiro, Akira Ohnishi, Toru T. Takahashi
  • 雑誌名: Prog. Theor. Exp. Phys 巻: 2018 ページ: 013D02 (1-17)
  • DOI: 10.1093/ptep/ptx186
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Application of neural network to sign problem via path optimization method (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuto Mori, Kouji Kashiwa, Akira Ohnishi
  • 雑誌名: Prog. Theor. Exp. Phys. 巻: 2018 ページ: 023B04 (1-10)
  • DOI: 10.1093/ptep/ptx191
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Enhancement of elliptic flow can signal a first order phase transition in high energy heavy ion collisions (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Nara, Harri Niemi, Akira Ohnishi, Jan Steinheimer, Xiaofeng Luo, Horst Stoecker
  • 雑誌名: Eur. Phys. J. A 巻: 54 ページ: 18 (1-13)
  • DOI: 10.1140/epja/i2018-12413-x
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Comparison of heavy-ion transport simulations II: Collision integral in a box (2018)
  • 著者名/発表者名: Y.-X.Zhang, Y.-J.Wang, M.Colonna, P.Danielewicz, A.Ono, M.B.Tsang, H.Wolter, J.Xu, L.-W.Chen, D.Cozma, Z.-Q.Feng, S.D.Gupta, N.Ikeno, C.-M.Ko, B.-A.Li, Q.-F.Li, Z.-X.Li, S.Mallik, Y.Nara, T.Ogawa, A.Ohnishi, D.Oliinychenko, M.Papa, H.Petersen, J.Su, T.Song, J.Weil, N.Wang, F.-S.Zhang, Z.Zhang
  • 雑誌名: Phys. Rev. C 巻: 97 ページ: 034625 (1-20)
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.97.034625
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of mean-field and softening of equation of state on elliptic flow in Au+Au collisions at $\sqrt{{s}_{\rm{NN}}}=5\,\mathrm{GeV}$ from the JAM model (2018)
  • 著者名/発表者名: Jiamin Chen, Xiaofeng Luo, Feng Liu, and Yasushi Nara
  • 雑誌名: Chin. Phys. C 巻: 42 ページ: 024001 (1-7)
  • DOI: 10.1088/1674-1137/42/2/024001
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Exotic Hadrons from Heavy Ion Collisions (2017)
  • 著者名/発表者名: Sungtae Cho, Tetsuo Hyodo, Daisuke Jido, Che Ming Ko, Su Houng Lee, Saori Maeda, Kenta Miyahara, Kenji Morita, Marina Nielsen, Akira Ohnishi, Takayasu Sekihara, Taesoo Song, Shigehiro Yasui, Koichi Yazaki (ExHIC Collaboration)
  • 雑誌名: Prog. Part. Nucl. Phys. 巻: 95 ページ: 279-322
  • DOI: 10.1016/j.ppnp.2017.02.002
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] $N$-$\Omega$ Interaction from High-Energy Heavy Ion Collisions (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Morita, A. Ohnishi and T. Hatsuda
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 17 ページ: 052004 (1-4)
  • DOI: 10.7566/JPSCP.17.052004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lambda-Lambda interaction from two-particle intensity correlation in relativistic heavy-ion collisions (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Ohnishi, K. Morita, T. Furumoto
  • 雑誌名: JPS Conf. Proc. 巻: 17 ページ: 031003 (1-5)
  • DOI: 10.7566/JPSCP.17.031003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Directed flow in heavy-ion collisions and softening of equation of state (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Ohnishi, Y. Nara, H. Niemi, H. Stoecker
  • 雑誌名: Acta Phys. Pol. B Proc. Suppl. 巻: 10 ページ: 699-703
  • DOI: 10.5506/APhysPolBSupp.10.699
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hadron-Hadron Correlation and Interaction from Heavy-Ion Collisions (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Ohnishi
  • 雑誌名: Proceedings of Science 巻: INPC2016 ページ: 334 (1-8)
  • DOI: 10.22323/1.281.0334
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Roberge-Weiss periodicity and confinement-deconfinement transition (2017)
  • 著者名/発表者名: Kouji Kashiwa, Akira Ohnishi
  • 雑誌名: Proceedings of Science 巻: LATTICE2016 ページ: 027 (1-7)
  • DOI: 10.22323/1.256.0027
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Three-baryon interaction generated by determinant interaction of quarks (2017)
  • 著者名/発表者名: Akira Ohnishi, Kouji Kashiwa, Kenji Morita
  • 雑誌名: Prog. Theor. Exp. Phys. 巻: 2017 ページ: 073D04 (1-19)
  • DOI: 10.1093/ptep/ptx095
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Polyakov loop effects on the phase diagram in strong-coupling lattice QCD (2017)
  • 著者名/発表者名: Kohtaroh Miura, Noboru Kawamoto, Takashi Z. Nakano, and Akira Ohnishi
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 95 ページ: 114505 (1-20)
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.95.114505
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Topological deconfinement transition in QCD at finite isospin density (2017)
  • 著者名/発表者名: Kouji Kashiwa, Akira Ohnishi
  • 雑誌名: Phys. Lett. B 巻: 772 ページ: 669-674
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2017.07.033
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Symmetry Parameter Constraints From a Lower Bound on the Neutron-Matter Energy (2017)
  • 著者名/発表者名: Ingo Tews, James M. Lattimer, Akira Ohnishi, Evgeni E. Kolomeitsev
  • 雑誌名: Astrophys. J. 巻: 848 ページ: 105 (1-15)
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa8db9
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Toward solving the sign problem with path optimization method (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuto Mori, Kouji Kashiwa, Akira Ohnishi
  • 雑誌名: Phys. Rev. D 巻: 96 ページ: 111501(R) (1-4)
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.96.111501
  • 査読あり
• [雑誌論文] $p\Xi^-$ Correlation in Relativistic Heavy Ion Collisions with Nucleon-Hyperon Interaction from Lattice QCD (2017)
  • 著者名/発表者名: Tetsuo Hatsuda, Kenji Morita, Akira Ohnishi, Kenji Sasaki
  • 雑誌名: Nucl. Phys. A 巻: 967 ページ: 856-859
  • DOI: 10.1016/j.nuclphysa.2017.04.041
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Equation of state dependence of directed flow in a microscopic transport model (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Nara, H. Niemi, J. Steinheimer, H. Stoeocker
  • 雑誌名: Phys. Lett. B 巻: 769 ページ: 543-548
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2017.02.020
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Recent development and future perspectives in dynamical simulation of heavy ion collisions at the highest baryon density region (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Nara
  • 学会等名: 2017年度 KEK理論センターJ-PARC分室活動 総括研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 1 次相転移のシグナルとしての v 4 の増大 (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Nara
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会（2018年）
• [学会発表] High Density EOS - Heavy-Ion Collisions, Compact Stars and Strangeness - (2017)
  • 著者名/発表者名: Akira Ohnishi
  • 学会等名: Strangeness and charm in hadrons and dense matter
  • 国際学会
• [学会発表] Path optimization method for the sign problem (2017)
  • 著者名/発表者名: Akira Ohnishi, Yuto Mori, Kouji Kashiwa
  • 学会等名: 35th international symposium on lattice field theory
  • 国際学会
• [学会発表] 重イオン衝突で有限密度QCD 一次相転移は見えたのか? (2017)
  • 著者名/発表者名: 大西 明
  • 学会等名: 基研研究会「熱場の量子論とその応用」
  • 招待講演
• [学会発表] 多体結合を含むRMFによる中性子星とハイパー核 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大西 明, 椿原康介, 原田融
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会 (宇都宮大学)
• [学会発表] Heavy-ion and dense matter physics in Hokkaido University (2017)
  • 著者名/発表者名: Akira Ohnishi
  • 学会等名: Workshop on Nuclear Cluster Physics 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Efects of Phase Transition on Collective Flows From a Microscopic Transport Model (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Nara
  • 学会等名: EMMI International workshop on Critical Fluctuations near the QCD phase boundary in relativistic nuclear collisions
  • 国際学会 / 招待講演