格子QCD計算から導かれたポテンシャルによる未発見K中間子原子核の構造の研究

使用晶格 QCD 计算导出的势研究未发现的 kaon 核的结构

基本信息

批准号：
11J08687
负责人：
池田陽一
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J08687/
关键词：
格子QCD K中間子-核子相互作用

项目摘要

未発見K中間子原子核の予言、さらにはその構造の研究には、ドライビングフォースとなるアイソスピンが0(I=0)である反K中間子・核子(KN)相互作用および、それらが結合するpi-Sigma相互作用の情報が不可欠である。実験的には、KN散乱の断面積、散乱長は理解されているが、pi-Sigma散乱の情報は未だ存在しない。そこで本年度はI=0のpi-Sigmaの散乱パラメータの決定に重要となるI=2のpi-Sigma散乱を強い相互作用の第一原理計算により評価したI=2のpi-Sigmaチャンネルはクォークの消滅を含まないようなエキゾチック・チャンネルであり、このチャンネルでは、格子QCDにより相互作用を求めることが比較的容易である。本研究では、計算の正確性を確かめるために、既に実験データ存在するK+pチャンネルの計算も共に行いながらI=2 pi-Sigma散乱を格子QCDを用いて計算した。pion質量が700、570MeVの世界においてI=2のpi-Sigmaチャンネルのポテンシャルを導出し、そのポテンシャルを用いて散乱問題を解き、散乱長を求めた。その結果、散乱長はほとんどクォーク質量依存性を持たず、QCDの有効場の理論であるカイラル摂動論の予言とほぼ一致することがわかった。このため、カイラル外挿し現実的なpion質量でもカイラル摂動論の予言は正しいであろうと考えられる。また、K+p散乱はクォーク質量が大きな領域に於いても、実験データをほぼ再現することも分かった。これは、前者のpi-Sigma散乱の散乱長がクォーク質量にほとんど寄らないことをサポートする結果であり、計算のチェックとともに、これらエキゾチック・チャンネルにおいて、「なぜ粒子が観測されないか?」という疑問にQCDから答えるための第一歩と考えられる。

为了预测未发现的 kaon 核并研究其结构，同位旋为 0 (I=0) 的反 kaon 核子 (KN) 相互作用是驱动力，并且需要它们结合的 pi-Sigma 相互作用信息。通过实验，我们了解了 KN 散射的横截面和散射长度，但尚不存在 pi-Sigma 散射的信息。因此，今年，我们通过强相互作用的第一原理计算评估了 I=2 pi-Sigma 散射，这对于确定 I=0 pi-Sigma 散射参数很重要。这是一个不包括湮灭的奇异通道。，并且在该通道中使用晶格 QCD 相对容易找到相互作用。在本研究中，为了确认计算的准确性，使用晶格QCD计算I=2 pi-Sigma散射，同时还计算了已有实验数据的K+p通道。我们推导了π介子质量分别为700和570 MeV的世界中I=2的pi-Sigma通道的势，用该势解决了散射问题，并求出了散射长度。结果发现，散射长度几乎不依赖于夸克质量，这与手性微扰理论（即QCD的有效场理论）的预测非常吻合。因此，人们认为，即使通过手性外推法得到现实的π介子质量，手性微扰理论的预测也是正确的。我们还发现，即使在大夸克质量的区域，K+p 散射也几乎再现了实验数据。这个结果支持了这样一个事实，即以前的 pi-Sigma 散射的散射长度几乎与夸克质量无关，并且与检查计算一起，它还回答了“为什么在这些奇异通道中没有观察到粒子”的问题？”这可以被认为是从 QCD 回答问题的第一步。