現実的な相互作用を反映した色分子動力学によるクォーク＝ハドロン相転移の解明

使用反映真实相互作用的颜色分子动力学阐明夸克-强子相变

基本信息

批准号：
20K03951
负责人：
安武伸俊
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Chiba Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の課題は大きく２つあった。一つは色分子動力学計算コードの高速化。もう一つは、スピンも含めた現実的な相互作用を取り入れた色分子動力学計算へのコードの拡張である。まず、一つ目の課題に関しては、完全達成できたと言える。GPUを伴うスーパーコンピューティングにより、色分子動力学から１日程度で状態方程式を１本作ることができるほどに我々の計算コードは高速化された。許された計算資源を最大限に活用しているため、ハード自体を変えない限りはこれ以上の高速化は得られないであろう。次に２つ目の課題に関しては、発展途上である。この問題は、計算機の問題というよりは、原理的な問題である。少数系ではこの問題は解決しており、バリオンの各質量を再現することに成功している。しかし、多体問題におけるカラー磁気相互作用（スピンと色の合成相互作用）は、数百程度の粒子系で平均化する必要が出てくることがわかった。これらは、ヤング図など用いた群論による解析によって明らかになったことである。少数系から多体系までを網羅的に解析した研究はこれまでなかったために、我々独自に導き出す必要があったために予定よりも大幅な研究時間を必要とした。現在は、課題１における成果を論文としてまとめている一方で、課題２の解析の結果を精査し、まとめている段階である。当初の目標であった天文観測や原子核実験による制限を踏まえた上での状態方程式を得ること自体は可能となっているために、最低限の課題はクリアしていると考える。

这项研究有两个主要问题。一是加速颜色分子动力学计算代码。另一个是将代码扩展到颜色分子动力学计算，其中包含包括自旋在内的真实相互作用。首先，关于第一个任务，可以说我们已经完全实现了。得益于使用 GPU 的超级计算，我们的计算代码变得如此之快，以至于我们可以在大约一天内根据颜色分子动力学创建一个状态方程。由于它充分利用了允许的计算资源，因此除非改变硬件本身，否则不可能实现进一步的加速。关于第二个问题，我们还在开发过程中。这个问题更多的是一个原理问题，而不是一个计算机问题。这个问题已经在少数系统中得到解决，并且我们已经成功地再现了每个重子质量。然而，人们发现多体问题中的色磁相互作用（自旋和颜色的复合相互作用）需要对数百个粒子的系统进行平均。这些发现通过使用群论（例如杨氏图）的分析得到了明确。由于从来没有任何研究能够全面分析从少数系统到多系统的所有内容，因此我们必须自己得出结果，这需要比计划更多的研究时间。目前，项目1的结果正在总结为论文，项目2的分析结果正在审查和总结。由于现在可以获得一个考虑到天文观测和核实验所施加的限制的状态方程，这是最初的目标，我们相信已经满足了最低限度的挑战。

项目成果

期刊论文数量（19）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

The W4 method: A new multi-dimensional root-finding scheme for nonlinear systems of equations

W4 方法：一种新的非线性方程组多维求根方案

DOI：
10.1016/j.apnum.2022.08.019
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
2.8
作者：
Hirotada Okawa; Kotaro Fujisawa; Yu Yamamoto; Ryosuke Hirai; Nobutoshi Yasutake; Hiroki Nagakura ; Shoichi Yamada
通讯作者：
Shoichi Yamada

A novel Lagrangian formulation to construct relativistic rotating stars: towards its application to their evolution calculations

构造相对论旋转恒星的新颖拉格朗日公式：及其在演化计算中的应用

DOI：
10.1093/mnras/stad075
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
4.8
作者：
Hirotada Okawa; Kotaro Fujisawa; Nobutoshi Yasutake; Misa Ogata; Yu Yamamoto; Shoichi Yamada
通讯作者：
Shoichi Yamada

A novel Lagrangian formulation to construct relativistic rotating stars: towards its application to their evolution calculations

构造相对论旋转恒星的新颖拉格朗日公式：及其在演化计算中的应用

DOI：
10.1093/mnras/stad075
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
4.8
作者：
Hirotada Okawa; Kotaro Fujisawa; Nobutoshi Yasutake; Misa Ogata; Yu Yamamoto; Shoichi Yamada
通讯作者：
Shoichi Yamada

Equation of State by Color molecular dynamics

颜色分子动力学状态方程