格子QCDによるクォーク・グルーオン・プラズマの物性及び非平衡現象の解明

点击翻译按钮获取中文摘要

クォーク・グルーオン・プラズマ(QGP)は、宇宙初期において実現していたと考えられている高温・高密度状態である。QGPを地上において生成する実験が「高エネルギー重イオン衝突」である。過去に行われた高エネルギー重イオン衝突の実験結果は、QGPを粘性の小さな流体として記述(流体シミュレーション)することでうまく説明できることが知られている。流体シミュレーションには複数のインプット(状態方程式や輸送係数など)が必要であり、シミュレーション結果はインプットに大きく依存する。これらのインプットは流体力学のような巨視的な理論の枠組みでは決定することができず、微視的な理論(QGPの場合は量子色力学(QCD))による決定が不可欠である。高エネルギー重イオン衝突実験で実現されるQGP状態において、QCDによる理論的な解析は(QCDのもつ漸近的自由性と呼ばれる性質のため)非常に困難であり、コンピュータを用いた数値実験である「格子QCDシミュレーション」が現在最も有効な手法となっている。以上の背景をもとに、本研究ではQGPの流体シミュレーションにおけるインプットの1つである輸送係数(特に「粘性係数と緩和時間の比」)に着目し、「格子QCDシミュレーションを用いた輸送係数の決定」を目的として研究を進めてきた。前年度までの研究において定式化の段階に問題があることが判明しており、今年度はこの問題点を解決することで格子QCDシミュレーションによる粘性係数と緩和時間の比の測定方法を確立した。これにより、QGP状態の性質、初期宇宙の進化の経緯、クォーク・ハドロン相転移などについての理解の進展が期待される。以上の研究の途中経過並びに成果については国内外の研究会・学会などで逐次報告を行ってきた。