Search for anomalous phenomena induced by rotation and chirality

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K21874
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 15:Particle-, nuclear-, astro-physics, and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Fukushima Kenji 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (60456754)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2023-03-31
• Keywords: 相対論的回転 / クォーク閉じ込め / 量子色力学 / カイラル対称性 / QCD相図 / 強磁場

Outline of Final Research Achievements

In heavy-ion collision experiments and also in neutron stars, hadronic matter made from quarks and gluons, elementary particles feeling the Strong Interaction, can rotate rapidly. Then, the interesting question is how the rotation could affect the phase transition temperatures; the chiral phase transition associated with the origin of the mass, and the deconfinement phase transition where meson and baryons melt into dissociated quarks. We found that the phase transition temperature is lowered by the rotation effect. On top of it, we discovered that the imaginary rotation, which is necessary as an intermediate step in theoretical calculations, could induce confinement even in a weakly coupled regime at arbitrarily high temperatures. We believe that our achievement is innovative enough, and is well in accord with this research project.

Free Research Field

原子核理論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

回転は身近な現象である。しかし決して易しい学問対象ではない。その理由は、特に高速回転は、一般相対論的な効果だからである。我々は高温グルーオン物質に対して回転の効果を取り入れたが、非アーベル的なゲージ場およびゴースト場が混在するような状況で、正しく回転を取り入れた計算は、手本とすべき先行研究もなく、まさに萌芽的な研究そのものだった。我々の結果は原子核がずれ衝突する場合や、回転する中性子星などに応用できるものであり、なおかつ基礎科学研究としても、カラー閉じ込めという未解決問題に果敢に挑む新たな切り口を提供することができた。単に計算して結果を出しただけでなく、新しい考え方を切り拓くことに成功した。