2019 Fiscal Year Annual Research Report
複素ランジュバン法による有限密度QCDの第一原理計算
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16H03988
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
西村 淳 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, 准教授 (90273218)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松古 栄夫 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 計算科学センター, 助教 (10373185)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 格子ゲージ理論 / 量子色力学 / 有限密度系 / 符号問題 / 複素ランジュバン法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和元年度は昨年度のL=16, T=32という格子サイズの計算結果に対して、明確な理論的な解釈を与えることに成功した。具体的には、化学ポテンシャルがある値より大きい領域において、クォーク数密度が一定値をとるという振る舞いが見えていた。こうした結果に対して、摂動論的描像に基づき、解析的な計算を行った結果、数値シミュレーションの結果を見事に再現できた。これにより、ゼロ運動量のクォークが凝縮し始め、フェルミ面が形成され始めていることが、明確になった。今後、格子サイズを大きくした計算を実行することにより、カラー超伝導などの現象がシミュレーションで再現できる可能性が高まった。ここでは、staggeredフェルミオンを用いたシミュレーションを行った。計算には、スーパーコンピュータ「京」を用いた。この計算を、より現実に近い2フレーバーのクォークの場合に拡張するため、Wilsonフェルミオンを用いたコードの開発も行い、この場合も上と同様の結果が得られることを確認した。
又、同様の方法論を用いて、QCDの相図の研究を有限温度領域でも引き続き行なった。昨年度の計算では、L=24, T=12という格子サイズを用いて、化学ポテンシャルを変えながら、有限温度で起こるクォーク・グルーオン・プラズマ相への転移をが確認しようとしたが、閉じ込め相に入る直前で複素ランジュバン法が破綻することが結論づけられた。このことから逆に、相転移がおこる相境界を決定できる可能性があり、詳細な計算を行ってこれを検証した。
これらの計算は、これまでのQCDの第一原理計算では決して調べられなかったパラメタ領域でなされたものである。今後、カラー超伝導相やクォーク・グルーオン・プラズマ相の性質を、より現実的な2フレーバーのウィルソン・フェルミオンで同様の計算を行なう準備が整えられたという点において、大きな意義がある。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
西村 淳のホームページ： http://research.kek.jp/people/jnishi/
KEK理論センタープロジェクト「第一原理計算で切り拓く素粒子物理のフロンティア」のホームページ： http://research.kek.jp/people/jnishi/project/project_j.html
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