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2020 年度 実施状況報告書

量子開放系理論に基づくクォーク・グルーオン・プラズマ中の力の統一的記述

研究課題

研究課題/領域番号 18K13538
研究機関大阪大学

研究代表者

赤松 幸尚  大阪大学, 理学研究科, 助教 (30616363)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワードクォーク・グルーオン・プラズマ / クォーコニウム抑制 / 量子開放系 / 量子散逸 / Lindblad形式
研究実績の概要

強い相互作用をする基本粒子であるクォークやグルーオンは、日常世界ではハドロン(核子、中間子)の中に閉じ込められているが、超高温の環境下で解放され プラズマ状態(クォーク・グルーオン・プラズマ)を形成する。クォーク・グルーオン・プラズマでは遮蔽や散逸など様々な媒質効果を受けるため、そこで働く 力は真空中での閉じ込め力とは質的に異なる。本研究の目的は、 クォーコニウムを通じて、クォーク・グルーオン・プラズマ中で働く力に対する媒質効果を統一的に理解することである。
2020年度はクォーコニウムのカラー自由度と量子散逸の両方を取り入れたシミュレーションを世界で初めて行った。2019年度のシミュレーションではクォーコニウムの電荷をU(1)電荷とする簡単化を行ったが、今回の計算でより現実に近づいた。U(1)近似での結果と同様に、量子散逸の有無がクォーコニウムの存在確率に影響することを確認した。さらに、カラー1重項と8重項の密度行列の時間発展から、クォーコニウムがクォーク・グルーオン・プラズマ中でデコヒーレンスと散逸を受けていく様子を明らかにした。この結果は、近く論文としてまとめて出版する予定である。
クォーコニウムの半径とクォーク・グルーオン・プラズマの遮蔽長の大小関係にはいくつかの可能性があり、それぞれの領域に応じた有効理論が存在する。これまでクォーコニウムのLindblad方程式は、それぞれの領域で異なる手法を用いて導かれ、さらに導出が不必要に場の理論的であるなどの理由から、相互の理解を阻んできた。そこで、シンプルな量子力学的アプローチを用いて、これら全ての領域におけるLindblad方程式を統一的に導いた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

量子散逸を含まないレベルの計算においてカラー自由度を導入することに成功したのは2019年度であったが、この結果を論文にする作業が停滞している。同様の結果について競合するグループも論文を書いており、いち早く論文として出版する必要がある。2020年度の成果も論文として出版するに値するものであり、一刻の猶予も許されない。計算と出版のバランスが崩れつつあり、研究はやや遅れているという判断である。

今後の研究の推進方策

量子開放系のシミュレーションは数値計算コストが高く、重イオン衝突実験における現象論的な応用を見据えると、数値計算コストを低減することが望まれる。Lindblad方程式を非エルミートなハミルトニアンと近似した場合に、Lindblad方程式の結果をどの程度まで正確に再現できるか、検証する予定である。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウイルスの流行により、2020年度の国内・海外で行われた研究会はほぼ全てオンライン開催になり、また学外の共同研究者との打ち合わせもZoomなどを利用したオンライン形式で行った。このため、旅費を支出しなかった。2021年度も引き続き予断を許さない状況であり、旅費の支出は研究会が開催された場合にその旅費に使用する予定である。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 2件)

  • [国際共同研究] University of Stavanger(ノルウェー)

    • 国名
      ノルウェー
    • 外国機関名
      University of Stavanger
  • [雑誌論文] Trace preserving quantum dynamics using a novel reparametrization-neutral summation-by-parts difference operator2021

    • 著者名/発表者名
      Alund Oskar、Akamatsu Yukinao、Lauren Fredrik、Miura Takahiro、Nordstrom Jan、Rothkopf Alexander
    • 雑誌名

      Journal of Computational Physics

      巻: 425 ページ: 109917~109917

    • DOI

      10.1016/j.jcp.2020.109917

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Approach to thermalization and hydrodynamics2021

    • 著者名/発表者名
      Akamatsu Yukinao
    • 雑誌名

      Nuclear Physics A

      巻: 1005 ページ: 122000~122000

    • DOI

      10.1016/j.nuclphysa.2020.122000

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Time Evolution of a Quarkonium towards the Thermal Equilibrium in the Quark-gluon Plasma2020

    • 著者名/発表者名
      Miura Takahiro、Akamatsu Yukinao、Asakawa Masayuki、Rothkopf Alexander
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings JPS Conf.Proc. 32 (2020) 010084

      巻: 32 ページ: 010084 1-3

    • DOI

      10.7566/JPSCP.32.010084

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 相対論的重イオン衝突におけるクォーコニウムのデコヒーレンスと量子散逸2021

    • 著者名/発表者名
      赤松 幸尚
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 相対論的重イオン衝突におけるクォーコニウムのデコヒーレンスと量子散逸2021

    • 著者名/発表者名
      赤松 幸尚
    • 学会等名
      KEK 素核宇・物性 連携研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] カラー 1 重項・8 重項遷移を取り入れた重いクォーコニウムの量子散逸過程2020

    • 著者名/発表者名
      三浦 崇寛、赤松 幸尚
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会

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公開日: 2021-12-27  

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