2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study of Hyperon Superfluidity in Neutron Stars using Lattice QCD
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26400281
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
井上 貴史 日本大学, 生物資源科学部, 教授 (80407353)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ハイペロン相互作用 / 超流動 / 中性子星 / QCD / 格子場の理論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は中性子星の核においてハイペロンの超流動が実現しているか否かを理論的に探る研究である。ハイペロン間の相互作用は実験的に未知なので、格子QCD数値計算を用いて決定した上で、その相互作用を使用する点が本研究課題の特色である。
最終年度は、昨年度から継続して、核物質中におけるハイペロンの一体ポテンシャルの研究を行った。それは、一体ポテンシャルが超流動の研究に欠かせない重要な量だからである。第一に、中性子星の核におけるハイペロンの混在比率すなわち密度がハイペロンの化学ポテンシャルによって左右され、化学ポテンシャルは一体ポテンシャルで決まる。第2に、超流動の有無を調べる際に必要なハイペロンの質量が、真空中の質量ではなく、媒質中のフェルミ面近傍における有効質量であり、それが一体ポテンシャルから決まる。以上の理由から、格子QCDハイペロン相互作用をブルックナー・ハートリー・フォック量子多体理論に応用して、ハイペロン一体ポテンシャルを求めた。最終年度は特に格子QCD計算によるハイペロン相互作用の高品質化を進めた。
計算で得られた標準核密度におけるハイペロン一体ポテンシャルの深さは、ハイパー核実験データの示唆と定性的によく一致している。これは、強い相互作用の基礎理論であるQCDからストレンジ核物理を説明した歴史上初めての成功である。この成果は日本物理学会や国際会議で高い評価を受けた。現在、成果をまとめた論文を準備中である。
本課題の最終目標である超流動までには期間内に到達出来なかったが、そこに至る為に必要不可欠なハイペロン一体ポテンシャルには到達できた。今後は、この成功を足がかりにして、中性子星におけるハイペロン超流動の解明に挑戦したい。
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