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2022 年度 実績報告書

相対論的磁気流体を用いたクォーク・グルーオンプラズマの物性研究

研究課題

研究課題/領域番号 21J13651
研究機関名古屋大学

研究代表者

中村 幸輝  名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2021-04-28 – 2023-03-31
キーワード相対論的電磁流体力学 / クォーク・グルーオンプラズマ / 電気伝導度 / Milne座標 / 数値計算コード / 高エネルギー重イオン衝突実験
研究実績の概要

高エネルギー重イオン衝突実験において生成されるクォーク・グルーオンプラズマと高強度電磁場の相互作用及びそれらのダイナミクスを記述する模型として相対論的電磁流体模型の開発に成功した.この模型の核となるクォーク・グルーオンプラズマの電気伝導度を含む相対論的電磁流体方程式の数値シミュレーションコードを開発した.
この数値シミュレーションコードは高エネルギー重イオン衝突実験を解析する際に便利なMilne座標系を用いている.Milne座標における相対論的電磁流体方程式の数値シミュレーションは前例がないため,数値計算のテストが必要である.この数値計算のテスト問題として,一次元膨張系における抵抗性プラズマの膨張問題を取り上げた.我々の数値計算はこの解析解を非常に良い精度で再現していることを示した.この模型を高エネルギー重イオン衝突実験に適用する際には初期条件のモデル化が必要となる.このクォーク・グルーオンプラズマの初期条件として傾いたグラウバー模型を採用した.また,電磁場の初期条件としては原子核の電荷分布を反映したマクスウェル方程式の近似解を採用している.この初期条件をもとに高エネルギー重イオン衝突実験の解析を行った.この解析の結果,衝突初期に生成される電磁場の影響やクォーク・グルーオンプラズマの電気伝導度は生成されるハドロン粒子の電荷ごとのフローに感度を示すことを明らかにした.これらの実験データからクォーク・グルーオンプラズマの電気伝導度を議論できる可能性を指摘した.

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Directed flow in relativistic resistive magneto-hydrodynamic expansion for symmetric and asymmetric collision systems2023

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Kouki、Miyoshi Takahiro、Nonaka Chiho、Takahashi Hiroyuki R.
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 107 ページ: 014901

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.107.014901

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relativistic resistive magneto-hydrodynamics code for high-energy heavy-ion collisions2023

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Kouki、Miyoshi Takahiro、Nonaka Chiho、Takahashi Hiroyuki R.
    • 雑誌名

      The European Physical Journal C

      巻: 83 ページ: 229

    • DOI

      10.1140/epjc/s10052-023-11343-y

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Charge-dependent anisotropic flow in high-energy heavy-ion collisions from a relativistic resistive magneto-hydrodynamic expansion2023

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Kouki、Miyoshi Takahiro、Nonaka Chiho、Takahashi Hiroyuki R.
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 107 ページ: 034912

    • DOI

      10.1103/PhysRevC.107.034912

    • 査読あり
  • [学会発表] 相対論的電磁流体に基づく高エネルギー重イオン衝突における電荷依存性を考慮した集団運動の解析2022

    • 著者名/発表者名
      中村幸輝,野中千穂,三好隆弘,髙橋博之
    • 学会等名
      日本物理学会春季大会
  • [学会発表] 相対論的電磁流体に基づく高エネルギー重イオン衝突実験の解析2022

    • 著者名/発表者名
      中村幸輝,野中千穂,三好隆弘,髙橋博之
    • 学会等名
      熱場の量子論とその応用
  • [学会発表] Relativistic Resistive Magneto-Hydrodynamics in Heavy-Ion Collisions: Hadron distribution and Flow2022

    • 著者名/発表者名
      Kouki Nakamura, Chiho Nonaka, Takahiro Miyoshi, Hiroyuki R Takahashi
    • 学会等名
      Quark Matter 2023
    • 国際学会

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公開日: 2023-12-25  

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