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2012 年度 実施状況報告書

格子量子色力学による未発見ハドロン探索

研究課題

研究課題/領域番号 24540250
研究種目

基盤研究(C)

研究機関筑波大学

研究代表者

滑川 裕介  筑波大学, 計算科学研究センター, 研究員 (00377946)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード計算物理
研究概要

本研究の目的は、格子量子色力学(QCD)に基づく数値計算により、未発見ハドロンの性質を定量的に決定する事である。世界初となる物理点直上の極めて現実に近いシミュレーションによるチャームクォークを含むバリオンの検証及び実験への予言を目指す。
研究目的達成のため、今年度は、まず、チャームクォーク1つを含むバリオン質量を計算した。得られた結果を実験値と比較し、本計算の正当性を確認した。本計算手法の確立は、格子QCDによる検証及び予言の基礎付けを与えるものであり、重要である。本研究により得られたチャームクォーク1つを含むバリオン質量スペクトル値は、実験値と2シグマの範囲で一致した。これにより、計算結果の正当性が確定できた。また、計算精度は2%に達しており、本計算手法の有効性が確認できた。
この結果を踏まえ、次にチャームクォークを2つ含むバリオン質量計算を実行した。チャームクォークを2つ含むバリオンは、Ξcc(3520)のみが実験的発見を報告されている。ただし、この発見を報告している実験グループは1つのみであり、他の実験グループからは否定的な結果が報告されている。Ξccの存在は未だ確定していない。本研究により、Ξccの質量値として 3603(15)(16) MeV を得た。この値は、報告されている実験値 3520 MeV とは有意に異なる。本計算により、既存の実験値 3520 MeV は誤りであり、真の値は 100 MeV 程度高い事を示した。また、Ξccに加え、チャームクォークを2つ及び3つ含む他の未発見バリオンに対する質量予言値を2%の精度で決定した。

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

チャームバリオン質量スペクトルに関して、研究目的を2%の精度で達成できた。チャームクォーク1つを含むバリオン質量スペクトル及びチャームクォークを2つ含むΞcc(3520)の検証は順調に実行された。加えて、チャームクォークを2つ及び3つ含む他の未発見バリオンに対する質量予言値も決定できた。

今後の研究の推進方策

さらなる精度向上に努める。現在の計算精度は2%である。既存のチャームクォーク1つを含むバリオン質量実験値は、より高精度に求められている。格子QCDシミュレーションをさらに進め、実験精度に迫りたい。
また、研究対象をチャームバリオン1体系から2体系への拡張を試みる。多体系になると計算精度が落ちるため、有意なシグナルが得られるかどうかは自明ではない。試行錯誤し、多体系の性質解明に挑む。

次年度の研究費の使用計画

平成25年度は、平成24年度に導入できなかったストレージを購入し、格子QCDシミュレーションを進める。本来、ストレージ機器は平成24年度に導入予定であった。しかし、タイ洪水の影響でストレージ機器が高騰し、当初計画通りの導入が困難になった。そこで、平成24年度は大規模計算機付属の一時領域にシミュレーションデータを保持した。このデータをストレージに移し、データ保持を確定する。その上で、チャームバリオン計算の精密化を進める。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] 1+1+1 flavor QCD+QED simulation at the physical point2012

    • 著者名/発表者名
      PACS-CS Collaboration: S.Aoki et al.
    • 雑誌名

      Phys. Rev. D

      巻: 86,034507 ページ: -

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.86.034507

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Charmed baryon spectroscopy on the physical point in 2+1 flavor lattice QCD2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Namekawa
    • 雑誌名

      PoS

      巻: LATTICE2012,139 ページ: -

    • 査読あり
  • [学会発表] Charm quark physics from lattice QCD at the physical point2013

    • 著者名/発表者名
      Y.Namekawa
    • 学会等名
      Future Prospects of Hadron Physics at J-PARC and Large Scale Computational Physics
    • 発表場所
      Ibaraki Quantum Beam Research Center
    • 年月日
      20130211-20130213
  • [学会発表] Charmed baryons from lattice QCD2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Namekawa
    • 学会等名
      Hadron Structure and Interactions 2012
    • 発表場所
      Osaka University
    • 年月日
      20121116-20121117
  • [学会発表] 物理点における2+1フレーバー格子フルQCDシミュレーションによるチャームバリオンの研究2012

    • 著者名/発表者名
      滑川裕介
    • 学会等名
      日本物理学年会
    • 発表場所
      京都産業大学
    • 年月日
      20120911-20120914
  • [学会発表] Charm quark system on the physical point in 2+1 flavor lattice QCD2012

    • 著者名/発表者名
      滑川裕介
    • 学会等名
      「素核宇宙融合」×「新ハドロン」クロスオーバー研究会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      20120712-20120713
    • 招待講演
  • [学会発表] Charmed baryon spectroscopy on the physical point in 2+1 flavor lattice QCD2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Namekawa
    • 学会等名
      The 30th International Symposium on Lattice Field Theory
    • 発表場所
      Cairns Convention Centre
    • 年月日
      20120624-20120629
  • [学会発表] Charm quark physics from lattice QCD2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Namekawa
    • 学会等名
      International Workshop on heavy quark hadrons at J-PARC 2012
    • 発表場所
      Tokyo Institute of Technology
    • 年月日
      20120618-20120622
    • 招待講演

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公開日: 2014-07-24  

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