2020 Fiscal Year Research-status Report
基礎論・現象論・高エネルギー原子核衝突実験理解から探る超高温ＱＣＤ物質の研究
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17K05438
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
野中 千穂 名古屋大学, 素粒子宇宙起源研究所, 准教授 (10432238)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ハドロン物理学 / クォーク・グルーオン プラズマ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、高エネルギー重イオン衝突実験の現象論的解析、そして模型の開発を通じて量子色力学(QCD)相転移機構、そしてクォーク・グルーオン プラズマ の物性を明らかにすることを目的にする。
通常、クォークやグルーオンは 陽子や中性子などのハドロンの中に閉じ込められている。しかし、高温・高密度の極限状況下では量子色力学(QCD)の 漸近的自 由性により閉じ込められていたクォークやグルーオンが飛び出し自由ガスのように振る舞う。 この QGP 相とハドロン相の相転移、QCD 相転移現象・QCD 相図の 解明は素粒子、原子核物理の 重要な課題の一つである。さらに QGP はビッグバン10万分の1秒後に存在したと考えられるため、 QCD 相転移理解は宇宙史の解明 にも重要である。
現在、米国・ブルックヘブン国立研究所 (BNL) の Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) 、CERN の Large Haron Collider (LHC) でRHIC・LHC 実験から 高精度の実験結果が続々と報告されている。QGP 物性研究の有効な手段はRHIC・LHC 実験の包括的で定量的な解析から様々な実験観測量の包括的な解析を行い、 そこから共通に導き出される QGP の性質を解明することである。これを可能にするために、世界をリードする相対論的流体模型に基づいた現象論的模型を構築 する。その模型による包括的で定量的な解析から QGP 物性研究と実験理解における相対 論的流体模型成功の本質の解明、具体的には衝突後短時間で達成する熱 平衡化、流体化、小さな系での流体膨張の存在の謎に取り組む。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでに人口粘性が小さくても衝撃波にも耐えうる世界最先端の流体コードをすでに開発していた。これを用い、高エネルギー重イオン衝突実験の時空発展、 a) 初期条件:原子核衝突 後短時間での熱平衡化・流体化、ジェットの生成 b) 流体膨張 、ジェットのエネルギー損失、c) ハド ロン化、 d) フリーズアウト過 程の一連を取り入れた論的模型の構築に成功し完了させることができた。 さらにこの模型を実際の高エネルギー重イオン衝突実験の解析に適用した。LHCに置ける陽子ー鉛衝突といった小さな系、RHICのエネルギー走査実験の解析、電 磁プローブである光子の解析を行った。それらの成果を研究会や国際会議で成果を発表し、現在それぞれまとめているところである。この現象論的模型LHCと RHICで報告されているその他の実験結果のほとんどに摘要可能である。このように本研究を通じて強力な模型を手に入れ、まさにQGP物性研究における大きな可 能性ががひらけた。このように研究の遂行という観点からは概ね順調である。 本来であれば最終年度となる予定であった本年度に研究成果包括として国際会議を2020年3月に計画していた。しかし、残念ながら新コロナウィルスの影響が長引いてしまい、準備していた会議の実行は現実的でなかった。その意味では予定していた研究内容の遂行ができなかった面もあった。ここでは研究の進捗状況に焦点を当て、おおむね順調という判断をした。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに得られた小さな系、エネルギー走査実験、光子の研究成果、そしてさらに粒子相関についての論文を完成させる。構築した現象論的模型をその他様々な実験結果にも適用し、QGPの粘性係数といったQGPの物性の解明に多角的に取り組む。この研究では精度と共に、多くの数値解析が必要となるので、数値計算の効率化をはかり、大規模計算を可能にする。具体的にはGPUコードの開発を行う。さらに、磁場、カラー磁場を取り入れた模型の開発を行う。以上のように既存の模型の応用とともに開発を精力的に行っていく。
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| Causes of Carryover |
最終年度に計画していた国際会議の開催が新型コロナの影響により不可能になった。そして残念ながら状況が好転することがなく対面での国際会議開催は今の状況では現実的でないように思われる。さらに研究打ち合わせや議論のための国内外の出張も制限がある状況が続いてしまう可能性もある。幸い様々な計算結果が出てきている状況になってきているため、それらの研究計算データを蓄積するための設備を整える費用、そして論文の掲載料に使用することを計画してる。
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