| 研究課題/領域番号 |
24740146
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 研究機関 | 独立行政法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
土井 琢身 独立行政法人理化学研究所, 初田量子ハドロン物理学研究室, 研究員 (70622554)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 核力 / 三体力 / 格子QCD |
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| 研究概要 |
三体力の理解は、現代の原子核物理における最重要課題の一つであり、特に中性子星など、高密度系での役割が近年多くの注目を集めている。本研究では、Nambu-Bethe-Salpeter (NBS) 波動関数を用いることで、格子QCDによる三体力の直接計算を行った。本年度の主な成果は、大きく分けて次の二つである。
1. 相関関数の計算における新アルゴリズムの開発により、劇的な計算速度向上の達成
2. 1. の成果を用いることで、励起状態の寄与をコントロールした上での三体力の決定
まず、1. についてであるが、三体力の計算では、クォークの数が9個と多いため、相関関数の計算において、膨大な縮約計算コストが必要となる問題があった。この問題に対し、本年度の研究に置いて、ウィック縮約とカラー・スピノル縮約を統一的に扱うことで、計算の重複を系統的に削減する手法を開発した。Unified contraction algorithm と名付けられたこのアルゴリズムの効果は劇的であり、三体力の計算では192倍の計算高速化が達成された。今後、格子QCDが原子核物理へと適応を拡げていく際に、業界標準となるアルゴリズムであると考えている。
2. については、1. の成果により、多くの sink time で計算し、時間依存型 Schrodinger 方程式を用いた解析が可能になった。２フレーバー、パイオン質量1.1GeV ゲージ配位を用い、三重陽子チャネル・等距離直線配位での結果として、近距離において三体斥力効果が存在することを見出した。これは、高密度系で現象論的に必要とされてきた力と定性的に対応するものである。また、従来の結果に比べ、本年度の結果は励起状態の寄与をきちんとコントロールした解析となっているので、系統誤差が大幅に抑えられた、質的に一線を画す研究成果である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本年度開発した、新アルゴリズム unified contraction algorithm により、三体力の計算は192倍の高速化を達成した。これは想定を大幅に超える進展であり、今後の三体力研究が大いに加速されることになる。
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| 今後の研究の推進方策 |
新アルゴリズム unified contraction algorithm を用いることで、格子間隔が異なる計算や、クォーク質量がより軽い点での計算を行うことで、離散化誤差や、クォーク質量依存性を検証する。既に、計算の多くは２４年度で行っており、詳細な解析が進行中である。また、三核子の空間配置について、これまで行ってきた等距離直線配置に加え、正三角形配置の研究を行い、空間配位依存性も研究する予定である。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
三体力の格子QCD研究では、(新アルゴリズムにより、大幅な改善がなされたとはいえ)膨大な計算資源が必要である。基本的には各計算機センターに対して無料の計算時間を申請しているが、研究の加速のため、必要に応じて計算時間の購入を行う。
研究成果を発表し、また議論を通じて研究のさらなる発展を図るために、国内・海外への出張を行う。
プログラム開発等のために、手元に計算機やハードディスク等を購入予定である。また、H24年度にラップトップを購入予定であったが、希望製品の発売がH25年度になったため、H24年度からの繰越金で購入予定である。
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