| 研究課題/領域番号 |
17K14277
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| 研究機関 | 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 |
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研究代表者 |
鈴木 渓 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究員 (40759768)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | ハドロン / チャーモニウム / ヘビークォーク / 量子色力学 / 少数多体系 / 強磁場 / 軌道角運動量 / 相対論的重イオン衝突 |
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| 研究実績の概要 |
強い磁場中でのクォーク少数多体系（ハドロン）の性質を解明することは、RHICやLHCで行われている相対論的重イオン衝突実験、あるいは強磁場中性子星（マグネター）における観測量に関わるだけでなく、QCDの非等方な非摂動ダイナミクスの検証、および非等方な量子力学少数系に対する普遍的な理解を深化させるという意味でも重要である。さらに、空間非等方な形状の波動関数を精密に求める数値解法の開発は、同時に推進されるべき課題の一つである。
本年度は、有限軌道角運動量を持つ2体系に対する「円柱座標ガウス展開法」の開発を行い、特に、磁場中のP波チャーモニウムの性質に焦点を当てて詳細な解析を行った。結果として、磁場中の質量スペクトルと波動関数の変形の精密計算に成功した。特に、波動関数の変形には、強磁場中の量子力学において知られている軌道・スピン角運動量の第三成分の分岐現象（いわゆる、パッシェン・バック効果）が反映されている。この現象が起こる磁場の大きさは、系のスピン軌道相互作用（LS結合）との相対的なスケールに依って決まるため、系の条件次第では極めて弱い磁場においても劇的な変形が生じうる。このため、相対論的重イオン衝突実験において瞬間的に生成する磁場に対する有意な観測量としての期待も高まったため、P波チャーモニウムの輻射崩壊における異方性の議論も同時に行った。これらの研究成果は論文としてまとめられ、現在投稿中である。
このような「ハドロニック・パッシェン・バック効果」の発見は、チャーモニウムに限らず有限軌道角運動量を持つあらゆるハドロンにおいて生じる現象であり、模型や手法を問わず議論できる研究対象という意味で、理論・実験両分野において大いに発展が見込める成果である。
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| 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
当初の予定通り、有限軌道角運動量を持つ量子少数系に対する「円柱座標ガウス展開法」の開発に成功し、年度内に論文としてまとめられたので、おおむね順調に進展していると評価する。
特に、P波チャーモニウム系におけるパッシェン・バック効果が当初の想定よりも遥かに弱い磁場において実現することを定量的に予言できたため、相対論的重イオン衝突実験における現実的な観測可能性の議論も行うことができ、今後の研究の発展として当初の予定より多岐に渡るテーマ設定が可能となった。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度はP波チャーモニウム系に焦点を当て、パッシェン・バック効果による質量スペクトルと波動関数の変形が予言できた。次年度以降の展望として、この波動関数を用いて崩壊幅・崩壊分岐比などの物理量の性質を詳細に検討する。さらに、相対論的重イオン衝突実験において期待される、より現実的なセットアップとして、クォーク・グルーオン・プラズマ等の有限温度効果、電場効果や媒質渦度、磁場の時間依存性などを考慮した定量的な議論ができると良い。余力があれば、チャーモニウムだけでなく、ボトモニウムやD中間子、軽いハドロン系、あるいはD波以上の高次部分波系などの解析・考察も行うことで、磁場中の有限軌道角運動量を持つハドロン系に対する統一的な理解を深める予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
主要な研究成果が得られたのが年度末だったため、予定していた国際会議・ワークショップの参加を見送ったため。
次年度は国際会議が数件、開催されるため、参加旅費として使用する予定である。
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