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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Axion cosmology on the lattice QCD

Research Project

Project/Area Number 15H03669
Research InstitutionHigh Energy Accelerator Research Organization

Principal Investigator

北野 龍一郎  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, 教授 (50543451)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山田 憲和  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 (50399432)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Keywords素粒子論
Outline of Annual Research Achievements

自然界には、様々な対称性がみられ、人類はそれを美しいと感じる。究極のミクロな世界である素粒子にも様々な対称性があり、それが理論構成の基本原理となっている。素粒子の住む真空は、素粒子自体が作る。特に、クォークとグルーオンの作る真空は非常に複雑で、そこからの励起はハドロン(陽子・中性子やパイ中性子など)と呼ばれる状態となる。美しい理論からは想像できない、手品のような物理を生み出す。時空の対称性である空間反転対称性(P)やCPもこの真空では成り立たないとされている。これは、グルーオンが時空にまとわりついて「ほどけない」ようなトポロジカルな遷移が真空形成に寄与するためである。このような真空をθ真空とよび、θという角度パラメータが現れる。θがゼロでないときはPとCPが破れてしまう。
しかし、実際にCPの破れの観測からθを測定してみると、非常にゼロに近くないと実験と合わない。この不可思議な事実は「強いCP問題」と呼ばれ、素粒子標準理論における未解決問題とされている。
本研究では、クォークとグルーオンのつくる真空の理解を進めることによって、強いCP問題を正しく理解し、その解決法を探る目的で、真空を計算機上で再現する格子シミュレーションを用いた解析や新しい数理の手法をもちいた考察を行った。
特に、宇宙の初期におけるθ真空のシミュレーション研究、クォーク質量とθ真空の関係、インスタントン計算の正当性の検証、トーラス上のゲージ理論におけるθ依存性の解析など、様々な新しいテーマの研究を行い、世界に先駆けて重要な成果が得られた。宇宙初期の温度が高いときに、真空がどのように振る舞うかについては、格子シミュレーションの新手法を提案し、非常に高温までシミュレーションを可能とした。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (10 results)

All 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 4 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results) Funded Workshop (1 results)

  • [Int'l Joint Research] ウィスコンシン大学(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      ウィスコンシン大学
  • [Int'l Joint Research] Beijing, Inst. High Energy Phys.(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      Beijing, Inst. High Energy Phys.
  • [Journal Article] Unitarity constraint on the Kahler curvature2018

    • Author(s)
      Ema Yohei、Kitano Ryuichiro、Terada Takahiro
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 2018 Pages: 075

    • DOI

      10.1007/JHEP09(2018)075

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Leptogenesis via neutrino oscillation magic2018

    • Author(s)
      Hamada Yuta、Kitano Ryuichiro、Yin Wen
    • Journal Title

      Journal of High Energy Physics

      Volume: 2018 Pages: 178

    • DOI

      10.1007/JHEP10(2018)178

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Instanton effects on CP-violating gluonic correlators2018

    • Author(s)
      Mori Shingo、Frison Julien、Kitano Ryuichiro、Matsufuru Hideo、Yamada Norikazu
    • Journal Title

      EPJ Web of Conferences

      Volume: 175 Pages: 12009~12009

    • DOI

      10.1051/epjconf/201817512009

    • Open Access
  • [Journal Article] Topological susceptibility with a single light quark flavour2018

    • Author(s)
      Frison Julien、Kitano Ryuichiro、Yamada Norikazu
    • Journal Title

      EPJ Web of Conferences

      Volume: 175 Pages: 14017~14017

    • DOI

      10.1051/epjconf/201817514017

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 我々の祖先はニュートリノ振動現象か(!?)2019

    • Author(s)
      北野龍一郎
    • Organizer
      日本物理学会
    • Invited
  • [Presentation] Neutrino Physics and the origin of the Universe2018

    • Author(s)
      北野龍一郎
    • Organizer
      International workshop on "Unification and Development of the Neutrino Science Frontier"
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] axionプロジェクト業績リスト

    • URL

      http://research.kek.jp/people/kitano/axion/

  • [Funded Workshop] KEK Theory Meeting on Particle Physics Phenomenology (KEK-PH2018 winter)2018

URL: 

Published: 2019-12-27  

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