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世の中の構成要素である、陽子・中性子・中間子など、強い相互作用にしたがう原子核・ハドロンの系は、より基礎的な理論、量子色力学(QCD)によって支配されていることがわかっている。QCDは簡潔なラグランジアンで記述されるSU(3)非可換ゲージ理論であるが、そのダイナミクスはQCDの持つ強結合性により非常に複雑・多彩なものとなっている。現在においても、QCDのダイナミクスを解くことは容易ではなく、ハドロン物理のQCDからの理解はまだ発展途上といえる。申請者は強力な第一原理計算である、格子QCDモンテカルロ計算を用いて、ハドロン物理を直接QCDの観点から解明することを主眼に研究を行った。主な研究対象はハドロン間相互作用である。陽子や中性子などハドロンの間に働く力は遠・中距離においては湯川秀樹によって提唱された中間子交換でよく記述されるが、高密度物質等の性質に直結する近距離領域の相互作用・その起源については不明な点も多かった。そこで、申請者は、ハドロン間相互作用を基礎理論である非可換ゲージ理論から検証すべく、格子QCD計算を行った。特に、よりシンプルな理論であるSU(2)QCDを元に、ハドロン(ダイクォーク)間相互作用を検証した。その結果、ダイクォーク間相互作用には(中間子交換以外に)、遠距離領域でのユニバーサルな引力、近距離領域での斥力が存在することを突き止めた。特に、このユニバーサルな引力は、クォーク質量などに全く依存しない純粋にグルーオン的な相互作用と考えられ、また、近距離領域の斥力の振る舞いは、パウリ排他律とカラー磁気相互作用が起源とするシナリオと矛盾しないことを突き止めた。これらの相互作用の起源などを今後、検証してゆく予定である。
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