ヘビークォークで切り拓く新しいハドロンと原子核物理

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25247036
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 岡 真 東京工業大学, 理学院, 教授 (60144606)
• 研究分担者: 保坂 淳 大阪大学, 核物理研究センター, 教授 (10259872) ; 肥山 詠美子 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 准主任研究員 (10311359) ; 高橋 徹 群馬工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (70467405) ; 土手 昭伸 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, 研究機関講師 (90450361)
• 研究期間 (年度): 2013-10-21 – 2018-03-31
• キーワード: ハドロン / 量子色力学 QCD / ヘビークォーク / QCD和則 / 格子QCD / チャーム原子核

研究実績の概要

本年度は（１）HQバリオンのスペクトルと生成、崩壊、（２）ヘビークォークを含むエキゾティックハドロンと原子核、（３）格子QCDによるHQバリオンの形状因子およびフレーヴァー構造の解析、（４）HQハイパー核の少数計算の４テーマを掲げて研究を進めた。（１）－（３）に関してそれぞれ十分な成果を得た。主な成果は以下の通り。（１）では、Sang Ho Kimらによって、レッジェ模型を用いたチャームバリオン生成反応の評価を行い、ストレンジネスとチャームの生成断面積を比較することにより、チャームバリオンの生成実験におけるスペクトルの予想を行った。また、吉田らによるチャームバリオンのP-波を中心とする励起状態のスペクトルと構造を構成子クォーク模型を用いた解析では、ヘビークォークとライトクォークのダイナミクスの違いから来る２種類の励起モードがスペクトル上で分かれて見えることを指摘し、さらにヘビークォーク極限ではスピン対称性によるダブレットとシングレット状態が現れることを確認した。この計算は、今後の励起状態分光実験における指標を与えている。（２）では、前田らにより、チャームバリオンと核子の相互作用を、中間子交換力とクォーククラスター模型による短距離力の重ね合わせとして模型化して、これを用いてチャームバリオンと核子の２体の束縛、共鳴状態の解析を行った。模型の設定によりばらつきがあるものの、チャームラムダと核子の束縛状態が存在する可能性を指摘した。（３）ではCanらによりチャームバリオンの構造を第一原理から解明するために形状因子を計算した。特に、今年度はチャームクォークの取扱いによる誤差や、クォークのフレーヴァーそれぞれの寄与を解析する手法を確立した。

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

４つ掲げた当初の目標のうち、（４）チャーム原子核の精密計算は、チャームバリオンと核子の相互作用の不定性を解決する問題に直面したため、進捗が遅い。一方で当初予定してなかったが、CERNにおけるLHCb実験でのペンタクォーク発見を受けて急遽加えたクォーク５体系の計算を進め、共鳴状態の探索が可能な段階にきている。

今後の研究の推進方策

引き続き、(1)QCDに基づく、ヘビーバリオンのスペクトルや構造、極限環境下でのハドロンの性質の解明、(2)クォー ク模型を用いた、バリオン励起状態、エキゾティックハドロン状態の構造の解明、(3)原子核中でのヘビーハドロンに関する研究を進める。

研究成果

• [国際共同研究] IHEP/Peking Univ,/Shandong Univ(China)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: IHEP/Peking Univ,/Shandong Univ
  • 他の機関数: 1
• [国際共同研究] GSI(Germany)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: GSI
• [国際共同研究] Valencia Univ.(Spain)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: Valencia Univ.
• [国際共同研究] Ozyegin Univ,(Turkey)
  • 国名: トルコ
  • 外国機関名: Ozyegin Univ,
• [雑誌論文] Resonances in QCD (2016)
  • 著者名/発表者名: M.F.M. Lutz, J. S. Lange, M. Pennington, D. Bettoni, N. Brambilla, V. Crede, S. Eidelman, A. Gillitzer, W. Gradl, C. B. Lang, V. Metag, T. Nakano, J. Nieves, S. Neubert, M. Oka, S. L. Olsen, M. Pappagallo, S. Paul, M. Pelizaus, A. Pilloni, E. Prencipe, J. Ritman, S. Ryan, U. Thoma, U. Uwer, W. Weise
  • 雑誌名: Nuclear Physics A 巻: 948 ページ: 93-105
  • DOI: 10.1016/j.nuclphysa.2016.01.070
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A model of charmed baryon-nucleon potential and 2- and 3-body bound states with charmed baryon (2016)
  • 著者名/発表者名: Saori Maeda, Makoto Oka, Akira Yokota, Emiko Hiyama, Yan-Rui Liu
  • 雑誌名: Progess of Theoretical and Experimental Physics 巻: 2016 ページ: 023D02-1-29
  • DOI: 10.1093/ptep/ptv194
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] D mesons in a magnetic field (2016)
  • 著者名/発表者名: Philipp Gubler, Koichi Hattori, Su Houng Lee, Makoto Oka, Sho Ozaki, Kei Suzuki
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 93 ページ: 054026-1-21
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.93.054026
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Searching for charmoniumlike states with hidden s sbar (2016)
  • 著者名/発表者名: Xiao-Hai Liu, Makoto Oka
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 93 ページ: 054032-1-9
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.93.054032
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spectrum of heavy baryons in the quark model (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshida, E. Hiyama, A. Hosaka, M. Oka, K. Sadato
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 92 ページ: 114029-1-19
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.92.114029
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A look inside charmed-strange baryons from lattice QCD (2015)
  • 著者名/発表者名: K. U. Can, G. Erkol, M. Oka, T. T. Takahashi
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 92 ページ: 114515-1-14
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.92.114515
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Omega_c gamma to Omega*_c transition in lattice QCD (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Bahtiyar, K.U. Can, G. Erkol, M. Oka
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 747 ページ: 281-286
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2015.06.006
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The radiative capture reaction rate from Lambda Lambda to H dibaryon in the imaginary time method (2015)
  • 著者名/発表者名: E. Hikota, Y. Funaki, E. Hiyama, M. Oka
  • 雑誌名: Physical Review C 巻: 92 ページ: 15205-(1-10)
  • DOI: 10.1103/PhysRevC.92.015205
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Searching for observable effects induced by anomalous triangle singularities (2015)
  • 著者名/発表者名: Xiao-Hai Liu, Makoto Oka, Qiang Zhao
  • 雑誌名: Physics Letters B 巻: 753 ページ: 297-302
  • DOI: 10.1016/j.physletb.2015.12.027
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Production of strange and charmed baryons in pion induced reactions (2015)
  • 著者名/発表者名: Sang-Ho Kim, Atsushi Hosaka, Hyun-Chul Kim, Hiroyuki Noumi
  • 雑誌名: Phyical Review D 巻: 92 ページ: 94021-1-13
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.92.094021
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] QCD sum rule calculation for P-wave bottom baryons (2015)
  • 著者名/発表者名: Qiang Mao, Hua-Xing Chen, Wei Chen, Atsushi Hosaka, Xiang Liu, Shi-Lin Zhu
  • 雑誌名: Phyical Review D 巻: 92 ページ: 114007-1-9
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.92.114007
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Electromagnetic structure of charmed baryons - extended to spin-3/2 (2015)
  • 著者名/発表者名: K. U. Can, M. Oka, G. Erkol, T.T. Takahashi
  • 雑誌名: Proceedings of Science (PoS) 巻: LATTICE2015 ページ: 133-(1-7)
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Overview of Nuclear Physics (2016)
  • 著者名/発表者名: Makoto Oka
  • 学会等名: International Workshop on Physics at the Extended Hadron Experimental Facility of J-PARC
  • 発表場所: KEK Tokai Campus
  • 年月日: 2016-03-06 – 2016-03-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Dibaryons with and without Strangeness (2016)
  • 著者名/発表者名: Makoto Oka
  • 学会等名: International Workshop on Progress on J-PARC Hadron Physics
  • 発表場所: KEK, Tokai Campus
  • 年月日: 2016-03-03 – 2016-03-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Theoretical study of "K-pp" (2016)
  • 著者名/発表者名: Akinobu Dote
  • 学会等名: The 31st Reimei Workshop on Hadron Physics in Extreme Conditions at J-PARC
  • 発表場所: ASRC, JAEA, Tokai, Japan
  • 年月日: 2016-01-18 – 2016-01-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] GSI Darmstadt, Germany (2015)
  • 著者名/発表者名: Makoto Oka
  • 学会等名: Resonances in QCD
  • 発表場所: GSI Darmstadt, Germany
  • 年月日: 2015-10-12 – 2015-10-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ハドロン物理への誘い (2015)
  • 著者名/発表者名: 安井 繁宏
  • 学会等名: Flavor Physics Workshop
  • 発表場所: 沼津
  • 年月日: 2015-10-06 – 2015-10-09
  • 招待講演
• [学会発表] Theoretical aspects of YN scattering (2015)
  • 著者名/発表者名: Makoto Oka
  • 学会等名: The 12th International Conference on Hypernuclear and Strange Particle Physics （HYP2015)
  • 発表場所: Tohoku University, Sendai, Japan
  • 年月日: 2015-09-07 – 2015-09-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Charm hadrons in nuclear systems (2015)
  • 著者名/発表者名: Shigehiro Yasui
  • 学会等名: The 12th International Conference on Hypernuclear and Strange Particle Physics （HYP2015)
  • 発表場所: Tohoku University, Sendai, Japan
  • 年月日: 2015-09-07 – 2015-09-12
  • 国際学会
• [学会発表] Few Body system (2015)
  • 著者名/発表者名: Emiko Hiyama
  • 学会等名: The 12th International Conference on Hypernuclear and Strange Particle Physics （HYP2015)
  • 発表場所: Tohoku University, Sendai, Japan
  • 年月日: 2015-09-07 – 2015-09-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Di-Baryon Resonances with and without heavy quarks (2015)
  • 著者名/発表者名: Makoto Oka
  • 学会等名: 1st Hadron Spanish Network Days and Spanish-Japanese JSPS Workshop
  • 発表場所: Valencia, Valencian Community (Spain),
  • 年月日: 2015-06-15 – 2015-06-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Pion emission decays of excited charmed baryons (2015)
  • 著者名/発表者名: Shigehiro Yasui
  • 学会等名: 1st Hadron Spanish Network Days and Spanish-Japanese JSPS Workshop
  • 発表場所: Valencia, Valencian Community (Spain),
  • 年月日: 2015-06-15 – 2015-06-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Spectroscopy of Heavy Quark Hadrons from QCD (2015)
  • 著者名/発表者名: Makoto Oka
  • 学会等名: Flavor Physics & CP violation 2015 (FPCP 2015)
  • 発表場所: Nagoya Univ., Nagoya, Japan
  • 年月日: 2015-05-25 – 2015-05-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Transitions of charm/bottom baryons with pion emissions (2015)
  • 著者名/発表者名: Shigehiro Yasui
  • 学会等名: The 10th International Workshop on the Physics of Excited Nucleons (NSTAR2015)
  • 発表場所: Osaka University Osaka, Japan
  • 年月日: 2015-05-25 – 2015-05-28
  • 国際学会
• [備考] 東工大原子核理論研究室
  • URL: http://www.th.phys.titech.ac.jp/Nuclth/index.html
• [備考] 科研費基盤A「ヘビークォークで切り開く新しいハドロンと原子核物」
  • URL: http://www.th.phys.titech.ac.jp/Nuclth/kakenhi/2014_kiban_a/index.html
• [学会・シンポジウム開催] Reimei workshop on Hadron Physics in Extreme Conditions at J-PARC (2016)
  • 発表場所: JAEA, Tokai
  • 年月日: 2016-01-18 – 2016-01-20