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「核力についてどんなことができるか」展望

「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

  1. 「核力についてどんなことができるか」展望 石井理修　（東大）

  2. 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

  3. 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。

  4. 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。

  5. 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.

  6. 多様なハイペロン力 NΛポテンシャル NΞ ～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。

  7. カイラル・クォーク作用による近距離核力の研究カイラル・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)

  8. ペタコン（２０１０年度稼働予定）

  9. 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

  10. 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。

  11. A02班内での連携（核力計算の結果の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

  12. 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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