Challenge to the neutron star hyperon problem based on the lattice QCD numerical calculation

基于晶格QCD数值计算挑战中子星超子问题

• 批准号: 18K03628
• 负责人: 井上 貴史
• 金额: $ 1.66万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K03628/
• 关键词: 中性子星; ハイペロン; 量子色力学; 格子場の理論; バリオン間力; 離散化誤差; 状態方程式; 化学ポテンシャル; 格子ＱＣＤ

本研究課題は、中性子星のハイペロン問題に、基礎理論であるQCDの数値計算に基づいて挑戦するものである。すなわち、中性子星の核にハイペロンは存在するのか否か、もし存在するのであれば太陽質量の2倍を越える中性子星はどの様に支えられているのか、もし存在しないのであれば自然な予想に反して超高密度物質にハイペロンが混ざらないのは何故なのか、を明らかにしようとしている。ここで、ハイペロンとはストレンジネスを持ったバリオンであり、Λ,Σ,Ξなどがある。この問題を解く鍵はハイペロンと核子の相互作用である。ハイペロンの相互作用は、実験的な情報が乏しいので、本課題では大規模な格子QCDの数値計算を実施してQCDから導出した。この部分は共同研究グループの下で行った。得られた相互作用と量子多体理論を組み合わせると、核物質中のハイペロンの化学ポテンシャルが求まるので、それを使って中性子星ハイペロン問題に挑んでいる。格子QCD数値計算によるバリオン間相互作用の導出には、共同研究グループが開発した HALQCD 法を用いている。2021年、ドイツの研究グループから、HALQCD 法で引き出した相互作用は用いた格子の間隔に強く依存する、と指摘する論文が出版された。この指摘を受け、格子間隔を変えて相互作用を導出して比較する、と言う研究を開始した。この研究には、クォーク質量が同じで格子間隔だけが異なるゲージ配位のセットが、２つないし３つ必要である。本年度は、昨年度から行っていたゲージ配位の生成を完了させ、出来た配位を用いて相互作用の引き出しを行った。これらの大規模計算には理研 R-CCS の「富岳」を用いた。その結果、まだ現時点での暫定的な結論ではあるが、指摘の通りに強い依存性がある事が判明した。その途中経過と結果を、日本物理学会の2022年秋季大会と2023年春季大会で発表した。

该研究主题将根据QCD的数值计算的基本理论来挑战中子星的超子问题。换句话说，他们正在试图阐明中子恒星核中是否存在超子，如何支持太阳能的两倍以上的中子星，如果它们不存在，为什么hyperons不与自然预期相反。在这里，超子是一个具有陌生性的重子，包括λ，σ，ξ等。解决此问题的关键是超子和核子的相互作用。实验信息缺乏超子相互作用，因此在这项研究中，对晶格QCD进行了大规模的数值计算，并源自QCD。本节是在联合研究小组下进行的。将所得的相互作用与量子多体理论相结合决定了核材料中超子的化学潜力，并正在使用它来解决中子星超阴性问题。联合研究组开发的HALQCD方法用于使用晶格QCD数值计算来得出重子之间的相互作用。 2021年，一个德国研究小组发表了一篇论文，指出HALQCD方法得出的相互作用很大程度上取决于所使用的晶格的间距。为了响应这种迹象，我们开始研究通过改变晶格间距来得出和比较相互作用的研究。这项研究需要具有相同夸克质量和不同晶格间距的两三组量规配位。今年，我们完成了自去年以来一直在做的量规协调的产生，并利用由此产生的协调引起互动。对于这些大规模计算，使用了Riken R-CCS的“ Fugaku”。结果，尽管目前仍然是暂时的结论，但正如指出的那样，发现存在很强的依赖性。日本物理学会的2022年秋季会议和2023年春季会议上都提出了进展和结果。

项目成果

HALQCDバリオン間力への離散化誤差の影響についてその２

关于离散化误差对HALQCD重子间力的影响，第2部分

• 发表时间: 2022
• 作者: Zhou Bo;Funaki Yasuro;Horiuchi Hisashi;Kimura Masaaki;Ren Zhongzhou;Roepke Gerd;Schuck Peter;Tohsaki Akihiro;Xu Chang;Yamada Taiichi;井上貴史 for HAL QCD Collaboration
• 通讯作者: 井上貴史 for HAL QCD Collaboration

$I=2$ $\pi\pi$ scattering phase shift from the HAL QCD method with the LapH smearing

$I=2$ $pipi$ 使用 LapH 涂抹的 HAL QCD 方法的散射相移

• DOI: 10.1093/ptep/pty032
• 发表时间: 2018
• 期刊: Progress of Theoretical and Experimental Physics
• 影响因子: 3.5
• 作者: Daisuke Kawai;Sinya Aoki;Takumi Doi;Yoichi Ikeda;Takashi Inoue;Takumi Iritani;Noriyoshi Ishii;Takaya Miyamoto;Hidekatsu Nemura;Kenji Sasaki
• 通讯作者: Kenji Sasaki

物理点格子QCDによるΞ原子とΞ原子核の研究

使用物理点格 QCD 研究 Ξ 原子和 Ξ 原子核

• 发表时间: 2018
• 作者: 船木靖郎;山田泰一;Javier Menendez;井上貴史 for HAL QCD Collaboration
• 通讯作者: 井上貴史 for HAL QCD Collaboration

Most Strange Dibaryon from Lattice QCD

• DOI: 10.1103/physrevlett.120.212001
• 发表时间: 2018-05-23
• 期刊: PHYSICAL REVIEW LETTERS
• 影响因子: 8.6
• 作者: Gongyo, Shinya;Sasaki, Kenji;Nemura, Hidekatsu
• 通讯作者: Nemura, Hidekatsu

Double-Higgs boson production in the high-energy limit: planar master integrals

高能极限下的双希格斯玻色子产生：平面主积分

• DOI: 10.1007/jhep03
• 发表时间: 2018
• 期刊: Journal of High Energy Physics
• 影响因子: 5.4
• 作者: J. Davies;G. Mishima;M. Steinhauser;D. Wellmann
• 通讯作者: D. Wellmann