格子QCDシミュレーションを用いた軽いクォーク質量でのQCD相構造の解明

使用晶格 QCD 模拟阐明轻夸克质量下的 QCD 相结构

• 批准号: 25800135
• 负责人: 中川 義之
• 金额: $ 2.16万
• 依托单位: Niigata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-25800135/
• 关键词: 有限密度QCD; 格子QCDシミュレーション

強い相互作用を記述する基礎理論であるQCDは漸近自由性と呼ばれる性質をもつため、解析的な計算は極めて限られた範囲でしか行えない。そのため唯一の系統的な計算手段である数値シミュレーションがQCDに関する研究の主流となっている。しかし超高密度系におけるQCDの研究では「符号問題」と呼ばれる問題が原因で数値シミュレーションが満足に行えない。2000年前後から、国内・国外の研究者らによって数値シミュレーション方法がいくつか提案されてきたが、どれも低密度領域に限って有効であり、高密度領域では依然として符号問題を避けることができる計算方法は確立していない。本研究では符号問題を避ける方法の確立を目指し、低密度領域で収束が保証されている多項式展開の方法を用いて高密度QCDの計算を行った。シミュレーションではウィルソンクォークを用い、比較的安価でCPUでの計算よりも高速な演算が行えるグラフィックカードを搭載した計算機を複数台用意して、多パラメータシミュレーションを行った。比較的重いクォーク質量でのシミュレーション結果からこの方法が非常に有効であることを示し、さらに高密度シミュレーションで一次相転移の兆候をとらえた。本研究で用いた多項式展開の体積依存性の性質は符号問題のそれよりもずっと扱いやすくなることが示されており、今後より大きな系でのシミュレーションが可能となり、従来の研究では到達できなかった高密度領域でのシミュレーションが可能となると考えられる。

QCD作为描述强相互作用的基础理论，具有一种称为渐近自由的性质，因此解析计算只能在非常有限的范围内进行。因此，数值模拟作为唯一的系统计算方法，成为QCD研究的主流。然而，在超密集系统的QCD研究中，由于“符号问题”的问题，数值模拟无法令人满意地进行。 2000年左右以来，国内外研究人员提出了多种数值模拟方法，但均仅在低密度区域有效，而在高密度区域仍能避免符号问题的计算方法尚未建立。 。在本研究中，我们旨在建立一种避免符号问题的方法，并使用保证低密度区域收敛的多项式展开方法来计算高密度QCD。在模拟中，使用了威尔逊夸克，并使用多台配备显卡的计算机进行多参数模拟，这些计算机相对便宜，并且可以比CPU计算更快地进行计算。使用相对较重的夸克质量的模拟结果表明，该方法非常有效，而且高密度模拟捕获了一级相变的迹象。本研究中使用的多项式展开式的体积相关性质已被证明比符号问题更容易处理，使得将来可以模拟更大的系统，这在以前的研究中是不可能的。相信高密度区域的模拟将成为可能。