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2011 年度 実績報告書

状態密度法による有限密度QCDの計算方法の開発

公募研究

研究領域素核宇宙融合による計算科学に基づいた重層的物質構造の解明
研究課題/領域番号 23105706
研究機関新潟大学

研究代表者

江尻 信司  新潟大学, 自然科学系, 准教授 (10401176)

キーワード素粒子論 / 計算物理
研究概要

「強い相互作用」の性質の理解に向けて、QCDの数値シミュレーションは非常に強力な研究方法であるが、高密度状態での数値シミュレーションについては未だに確立した方法がない。そのために高密度状態でのQCDの性質は依然として未知のままである。
高密度でのQCDの計算を実行しようとすると「符号問題」という深刻な問題が現れる。本研究では、有限密度QCDにおける符号問題の解決策を探り、高密度でも研究可能な数値シミュレーションの方法を開発する。その符号問題を避ける方法として、「状態密度法」という技法と組み合わせて、符号問題を多項式展開の収束性の問題にすりかえる方法を提案した。その方法がより高密度でのQCDの研究を可能にするのではないかと考えている。今年度は、その方法の有効性を確認するために、比較的計算が簡単なすべてのクォーク質量が重い場合の研究を行い、その状態密度法の中で最も重要な働きをする「確率分布関数」の性質について議論した。シミュレーションは、化学ポテンシャルゼロ、クォーク質量無限大の点で行い、パラメータをそのシミュレーションを行った点から連続的に変化させたときに、確率分布関数の形がどのように変化するかを調べた。そうすることにより、シミュレーションが直接行えない有限密度の点でも、確率分布関数の計算が可能であることを具体的に示すことができた。
さらに、クォークが軽い、現実のクォーク質量の場合への適用を目指した研究も、テスト計算として小さな格子上のシミュレーションで、現在進行している。符号問題を避ける方法もうまく機能していて、クォークが重い時と同様に、密度が高くなっても確率分布関数を計算できることが分かってきた。この研究を進め、高密度状態でのQCD研究のための信頼できる計算方法を確立したい。

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

状態密度法が、重いクォークの領域でうまく機能することはほぼ確認でき、現在は論文の作成を行っている。クォークが軽い、現実のクォーク質量の場合への適用を目指した研究も、計算時間が比較的かからない小さな格子上のシミュレーションで現在進行していて、今のところ、おおむね肯定的な結果が得られている。

今後の研究の推進方策

今後は、状態密度法をクォークが軽い、現実のクォーク質量に近い場合に適用して、有限密度QCDの相構造の解明を目指したい。特に、高密度でカイラル相転移がクロスオーバーから一次相転移に変わることを、定性的なレベルでいいので示したい。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] Numerical study of QCD phase diagram at high temperature and density by a histogram method2012

    • 著者名/発表者名
      S. Ejiri, S. Aoki, T. Hatsuda, K. Kanaya, Y. Nakagawa, H. Ohno, H. Saito, T. Umeda (WHOT-QCD Collaboration)
    • 雑誌名

      Central European Journal of Physics

      巻: 10 ページ: 1322-1325

    • DOI

      10.2478/s11534-012-0054-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase structure of finite temperature QCD in the heavy quark region2011

    • 著者名/発表者名
      H.Saito, et al
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 84 ページ: 054502

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.84.054502

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Charmonium spectral functions with the variational method in zero and finite temperature lattice QCD2011

    • 著者名/発表者名
      H.Ohno, et al
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 84 ページ: 094504

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.84.094504

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Histogram method in finite density QCD with phase quenched simulations2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Nakagawa, et al
    • 雑誌名

      Proceedings of Science

      巻: Lattice 2011 ページ: 208

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Finite density QCD phase transition in the heavy quark region2011

    • 著者名/発表者名
      H.Saito, et al
    • 雑誌名

      Proceedings of Science

      巻: Lattice 2011 ページ: 214

    • 査読あり
  • [学会発表] Phase structure of finite density lattice QCD by a histogram method2012

    • 著者名/発表者名
      Shinji Ejiri
    • 学会等名
      YIPQS-HPCI international molecule-type workshop on New-type of Fermions on the Lattice
    • 発表場所
      京都大学基礎物理学研究所
    • 年月日
      20120209-20120224
  • [学会発表] Finite Density Lattice QCD2011

    • 著者名/発表者名
      江尻信司
    • 学会等名
      HPCI研究会「計算的手法による素粒子論研究の広がり」
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構茨城県つくば市(招待講演)
    • 年月日
      20111219-20111221
  • [学会発表] 高温高密度での格子QCDシミュレーション2011

    • 著者名/発表者名
      江尻信司
    • 学会等名
      素核融合による計算基礎物理学の進展
    • 発表場所
      三重県志摩市
    • 年月日
      20111203-20111205
  • [学会発表] Finite Density Lattice QCD by a Histogram Method2011

    • 著者名/発表者名
      Shinji Ejiri
    • 学会等名
      2nd Workshop on Quarks and Hadrons under Extreme Conditions-Lattice QCD, Holography, Topology, and Physics at RHIC/LHC
    • 発表場所
      慶応義塾大学、神奈川県(招待講演)
    • 年月日
      20111117-20111118
  • [学会発表] Numerical Study of QCD Phase Diagram at High Temperature and Density by a Histogram Method2011

    • 著者名/発表者名
      Shinji Ejiri
    • 学会等名
      7th International Workshop on Critical Point and Onset of Deconfinement (CPOD 2011)
    • 発表場所
      武漢、中国(招待講演)
    • 年月日
      20111107-20111111
  • [学会発表] Study of QCD Phase Transition at Finite Density by a Histogram Method2011

    • 著者名/発表者名
      Shinji Ejiri
    • 学会等名
      Workshop On "Fluctuations, Correlations and RHIC Low Energy Runs"
    • 発表場所
      Brookhaven National Laboratory,アメリカ合衆国(招待講演)
    • 年月日
      20111003-20111005
  • [学会発表] 低密度領域における2フレーバー有限温度密度格子QCDの臨界線の研究2011

    • 著者名/発表者名
      江尻信司
    • 学会等名
      日本物理学会2011年秋季大会
    • 発表場所
      弘前大学、青森県
    • 年月日
      20110916-20110919
  • [学会発表] QCD thermodynamics by numerical simulations of Lattice QCD with Wilson-type quarks2011

    • 著者名/発表者名
      Shinji Ejiri
    • 学会等名
      International Conference on Ultra Relativistic Nucleus Nucleus Collisions (Quark Matter 2011)
    • 発表場所
      Annecy,フランス
    • 年月日
      20110523-20110528
  • [学会発表] 有限温度密度格子QCD計算2011

    • 著者名/発表者名
      江尻信司
    • 学会等名
      格子QCD将来戦略検討会
    • 発表場所
      東京大学理学部(招待講演)
    • 年月日
      2011-07-27

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公開日: 2013-06-26  

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