拡張された中心対称性に基くQCD非閉込め相転移の研究

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強い相互作用の基本理論である量子色力学(QCD)は有限温度・密度において多彩な相構造を持つことが知られている。量子色力学はクォークとグルーオンから構成されている。とりわけ高密度側においては、クォークの色自由度が解放され、そこではグルーオンによるクォーク間引力相互作用により、「カラー超伝導」と呼ばれるクォーク物質相が実現されている。今年度は、カラー超伝導に纏わる多様な相構造を研究することで、QCD相図の解明へと肉薄した。クォークはスピン自由度の他にも、色自由度、フレーバー自由度を持つ。そのためクォーク・クーパー対には多くの組み合わせがある。クォークの四点相互作用で記述される模型を用いて、高密度・有限温度において、どのようなクーパー対の凝縮が起こり、その結果、どのような相転移が起こるのか、系統的に調べた。従来から良く知られているCFL(カラー・フレーバー結合)相、2SC(2フレーバー超伝導)相の他にも、uSC(uクォーク超伝導)相、dSC(dクォーク超伝導)相が安定となる領域を見出し、それらの境界に「二重臨界点」と呼ぶべき特殊な点が存在することを明らかにした。また、相構造の解明に留まらず、高密度側で最も一般的であるCFL相中の集団励起状態についても、研究した。そこではバリオン数の自発的破れに伴うフォノン励起が最も重要な役割を果たす。フォノンの性質をクォーク自由度から調べ、エネルギー・ギャップよりも大きなエネルギースケールにおけるCFLフォノンの性質を、初めて明らかにすることに成功した。これらの研究成果により、低温・高密度側でのQCD相図の構造、さらに、実現されるクォーク物質の性質について、有益な知見を得ることが出来た。