2015 Fiscal Year Annual Research Report
格子QCD計算から導かれる相互作用によるエキゾチック・ハドロンの構造の研究
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25800170
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
池田 陽一 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 特別研究員 (90548893)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 格子QCD / ハドロン間相互作用 / エキゾチックハドロン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度、強い相互作用の第一原理計算である格子QCDを用いて、チャーム・クォークを含むエキゾチック・ハドロンの候補であるZc(3900)の構造およびその生成反応に関する研究を行った。格子QCD計算においてチャーム・クォークを相対論的に扱うことのできる相対論的重クォーク作用の数値計算コードを用いて、ハドロンのチャンネル結合系をあらわに取り扱い、Zc(3900)に結合するpi-J/psi - rho-eta_c – DbarD*に関する中間子間の相互作用を導出した。さらに、得られたチャンネル結合ポテンシャルをもとに、Zc(3900)の構造の解析を行なった。
本研究の第一の成果は、これまでチャンネル結合系に現れる共鳴状態のエネルギーや崩壊幅といった物理量の計算は、何の仮定もなく格子QCDから直接行なうことが不可能であったが、それを可能にしたという点である。具体的には、格子QCDにより導出される相互作用がQCDのS行列を再現することを利用し、この相互作用により得られたS行列を複素エネルギー平面へと解析接続し、S行列の極の位置を解析する。複素エネルギー平面でのS行列は一意的に決定されるため、具体的なシミュレーションの詳細に基づかずにから共鳴状態のエネルギーおよび崩壊幅を求めることが可能となった。この方法によりZc(3900)の構造を探った結果、チャンネル結合系に現れる閾値効果により説明できることが分かった。
また、Zc(3900)の生成反応に関しても実験と全く同様の設定のもとでの計算を行った。ここで我々の研究が特徴的なのは、Zc(3900)の生成に関するパラメータを一切導入する必要がないという点である。我々の計算の結果、実験で得られたスペクトルを見事に再現し、Zc(3900)が閾値効果で説明できるという前述の構造解析の結果を生成反応からも裏付けた。
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