「核力についてどんなことができるか」展望
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「核力についてどんなことができるか」展望. 石井理修 (東大). 目次. 多様な核力: LS 力、高次微分項、 p-wave の核力。非対称 LS 力(ハイペロン力) 多様なハイペロン力: S=-1: NΛ 、 NΣ S=-2: ΛΛ 、 NΞ 、 ΣΣ S=-3,-4,-5,-6 (こういうものも状態方程式には必要) 結合チャンネルのハイペロン力 ΛΛ ー NΞ 結合系、 NΛ ー NΣ 結合系、、、 近距離を overlap のゲージ配位を用いて集中的に調べる。 斥力芯、テンソル力、 etc.

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「核力についてどんなことができるか」展望

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Presentation Transcript


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「核力についてどんなことができるか」展望

石井理修 (東大)


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目次

  • 多様な核力:

    • LS力、高次微分項、p-waveの核力。非対称LS力(ハイペロン力)

  • 多様なハイペロン力:

    • S=-1: NΛ、NΣ

    • S=-2: ΛΛ、NΞ、ΣΣ

    • S=-3,-4,-5,-6 (こういうものも状態方程式には必要)

    • 結合チャンネルのハイペロン力ΛΛーNΞ結合系、NΛーNΣ結合系、、、

  • 近距離をoverlapのゲージ配位を用いて集中的に調べる。斥力芯、テンソル力、etc.

  • 物理的クォーク質量のゲージ配位(L~6 fm)[PACS-CSゲージ配位]:

    • 現実的核力・ハイペロン力を計算する。

    • A02班内での連携(ペタコン以前から準備を始める)。

      • 核理論の様々な方法との連携を確立して、原子核を格子QCDを使って調べる。

      • バリオン多体系の状態方程式として低温・有限密度状態方程式。

  • 三体力:高密度で必ず重要性が増す。計算量が膨大。チャレンジング。(準備はペタコン以前から開始する)

ペタコン以降


Ls p wave

多様な核力:LS力、高次微分項、p-wave

  • 核物理でよく見かける形

  • でも、実はもっといろんな項がありえる。[S.Okubo, R.E.Marshak,Ann.Phys.4,166(1958)]

  • これらに対応していく必要がある。


Ls p wave1

多様な核力:LS力、高次微分項、p-wave(2)

sourceの構成(概念図)

中心力のL2依存性

中心力+テンソル力のL2依存性(D+G結合系)

1+のsourceのimprovement

LS力

  • これまでに核力のエネルギー依存性を調べるために生成したデータ(空間方向に反周期境界条件を課したもの)は、cubic groupの表現で、

source を工夫していろいろ調べてみる必要がある。


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多様なハイペロン力

J-PARCExploration of multi-strangeness world

  • いろいろ重要である

    • ハイパー核の構造

    • 有限密度状態方程式 中性子星内部のハイペロン物質出現

  • 実験的情報は限られている(直接ハイペロンビームを生成する加速器がないため)

J.Schaffner-Bielich, NPA804(’08)309.


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多様なハイペロン力

NΛポテンシャル

~25 MeV

ΛΛ

三体力の一部は、結合チャンネルの2体力から生成されている。

  • これまで: NΞ(I=1), NΛ

  • 現在: NΣ, ΛΛ, etc.

  • これから

    • S ≦-3 (J-PARCでも、簡単にはできない)

    • 結合チャンネルの相互作用:NΛ-NΣ系、NΞ-ΛΛ系ハイパー核では異なるthreshold間のエネルギー差が小さい。(例えばΛΛーNΞだと25MeV程度)intitialとfinalで粒子が変わらないdiagonalな相互作用ΛΛーΛΛ、NΞーNΞ に加えて、off-diagonalな相互作用ΛΛーNΞ も重要。 準備は完了。  この秋以降本格的に取り組む。


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カイラル・クォーク作用による近距離核力の研究

  • 核力に対する有限体積効果は、近距離では弱い。(例)L~3 fm[RC32x64_B1900Kud01370000Ks01364000C1715]L~1.8fm[RC20x40_B1900Kud013700Ks013640C1715]    の比較

1S0 中心力

テンソル力

  • 青いデータ(L=1.8fm)はr > 0.9 fmで方向によって 既に境界に達している。 ひげ状の構造

  • これらは実は次にある上下のシフトを してないもの。[テンソル力はしなくてよい] 実行すると下にE=24~29MeVシフト。 体積が小さすぎてfreeの領域がない

  • constant shiftの不定性を除いて、 近距離部分は有限体積の影響を受けない。

  • 近距離部分の振る舞いはOPE(operator product expansion)によって調べられ、 カイラル対称性と相性がよい。

  • JLQCDのoverlap actionを使ったカイラル  対称性に忠実なゲージ配位を使わせて  もらって近距離部分の核力を詳細に調べる。

(for 1S0)


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ペタコン(2010年度稼働予定)


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物理的クォーク質量のゲージ配位による核力・ハイペロン力

  • 必要性.1 (ポテンシャルのクォーク質量依存性)

クォーク質量が軽くなると、

  • 斥力芯が拡大

  • 中間距離の引力が増強

  • テンソル力が増強


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物理的クォーク質量のゲージ配位による核力・ハイペロン力

  • 必要性.2(ポテンシャルから計算した位相差)

We have no deuteron so far.

合理的な振る舞いであるが、強さが全然足りない。軽いクォーク質量の効果が非常に重要である。

 PACS-CSのL~6fmの物理クォーク質量を採用した2+1 flavorのゲージ配位に期待。


A02 application

A02班内での連携(核力計算の結果のapplication)

  • 核理論の様々な方法の専門家と連携。原子核・ハイパー核を格子QCDを使って調べる。

  • バリオン多体系の状態方程式として、低温・有限密度状態方程式を作る。(鷹野氏@早大) 中性子星、超新星爆発(A03班)

A01班の格子QCDによる原子核直接計算

格子QCDによる核力・ハイペロン力

少数多体計算(肥山氏@理研)

小さな原子核やハイパー核(ハイパー核は特にJ-PARCを意識)A=7,8くらいまでは行けるそうです。

有効相互作用(藤井氏@九大)

原子核を研究する様々な方法shell model, 密度汎関数法, etc


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3体力(3核子間相互作用)

  • ほとんど未知の領域をQCD第一原理計算で。

  • 原子核構造物理で最近注目が集まっている。

  • 高密度において確実に重要性が増す。( 超新星爆発、中性子星)

核子6点関数

  • 膨大なデータ量と計算量。(V=323 lattice使用時)

    • 核子6点関数 :1.1 TByte3核子波動関数:137 GByte

    • 今考えているやり方(改良の余地が大)だと、10PFlops級のスーパーコンピュータで挑める。(1 ゲージ配位あたりの計算時間は10分弱)

      • sink 側のcontractionを実行して作り置き(negligible)

      • source側のcontractionを実行して、 運動量空間で3核子BS波動関数を作る(膨大な時間)

      • 3核子BS波動関数を逆Fourier変換により座標空間に(negligible)

      • 10 time slice × 500 ゲージ配位  833 時間

    • ペタコン使用開始までに、 計算量やデータ量の大幅な合理化を考えなければならない。

3核子波動関数


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