強いゲージ場中の非摂動論的粒子生成の動的過程

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相対論的重イオン衝突反応初期に現れる強いゲージ場からのクオーク生成を実時間格子シミュレーションの手法を用いて研究した。相対論的重イオン衝突実験で生成されるクオーク・グルオンプラズマ相では軽いクオークとグルオンの間に化学平衡状態が実現していると考えられており、クオーク・グルオンプラズマの生成過程を理解する上において、重イオン衝突反応初期におけるクオーク生成の解析は重要である。また、クオークはグルオンと違い電磁相互作用をするので、実験で観測される光子やレプトンを通じて重イオン衝突反応初期状態を探るプローブとしても有用である。現実的に系を記述するために、クオークとグルオンを記述する基礎理論である量子色力学に基づいて高エネルギーの原子核を記述するカラーグラス凝縮の枠組みで与えられる初期条件を用い、相対論的重イオン衝突の系の特徴であるビーム軸方向への膨張の効果を取り入れた解析を行った。このような解析では、クオークのダイナミクスを記述するディラック方程式を数値的に解く際の数値計算コストが大きくなることが問題になるが、確率場の手法を用いることで数値計算コストを比較的低く抑えることに成功した。衝突の直後に急速にクオークが生成され、また、純粋に非摂動論的な粒子生成の場合と比べて重いクオークの生成が抑制されないという結果を得た。本研究で開発した方法は重イオン衝突反応初期におけるクオーク生成のみならず、一般に外場中のフェルミオンのダイナミクスを解析するための手段として広範な応用が期待できる。