格子QCDを用いた核力・原子核の研究

利用晶格 QCD 研究核力和原子核

基本信息

批准号：
09J05985
负责人：
土井琢身
金额：
$ 1.79万
依托单位：
The University of Tokyo (2011)University of Tsukuba (2009-2010)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J05985/
关键词：
格子QCD 核力三体力

项目摘要

核子間ポテンシャル・核力は、従来現象論的に求められてきたが、これをQCDに基づき、第一原理的に決定することは、言うまでもなく非常に大きな意義を持つ。特に、現代の原子核物理において、三体力の決定は最も重要な課題の一つとなっている。実際、三体力は、少数核子系における引力効果、高密度系における斥力効果など、多彩な性質を持つと考えられている。さらに、超新星爆発や中性子星の性質、さらには元素合成への影響も指摘されるなど、宇宙・天体物理との学際分野でもある。このような重要性に鑑み、本研究では格子QCDによる三体力の第一原理計算を行ってきた。前年度は、三核子系を等距離直線上に配置した場合において、三体力を求めるためのフレームワークを提唱し、実際の計算を行った。今年度は、計算の統計を増やすことで精度を上げると共に、より多くの核子間距離での計算を行うことで、距離依存性をより詳細に決定した。これらから、近距離での三体斥力効果を世界で初めて見出している。これは核物質系や中性子星中心部などでまさに現象論的に必要とされていた重要な効果であり、結果を論文にまとめ、雑誌に投稿中である。さらに、格子計算において、励起状態からの寄与をコントロールするために、ポテンシャルを求める際に用いるシュレーディンガー方程式を、時間非依存型から時間依存型に変更することで、より系統誤差を抑えた解析も行った。また、格子間隔が小さい計算も行うことで、離散化誤差の検証も進展している。

核间势和核力传统上是通过现象学来确定的，但不言而喻，根据基于QCD的第一性原理来确定它们具有重要意义。特别是三体力的确定是现代核物理中最重要的问题之一。事实上，三体力被认为具有多种性质，例如在少核子系统中具有吸引效应，在高密度系统中具有排斥效应。此外，它也是一个与空间和天体物理学交叉的学科领域，对超新星爆炸和中子星的性质，甚至核合成的影响也被指出。鉴于这一重要性，在本研究中，我们使用晶格 QCD 进行了三体力的第一性原理计算。去年，我们提出了三核子系统置于等距直线上时的三体力计算框架，并进行了实际计算。今年，我们通过增加计算统计量来提高准确性，并通过使用更多核子间距离进行计算来更详细地确定距离依赖性。从这些结果中，我们在世界上首次发现了近距离的三体斥力效应。从现象学的角度来看，这是核物质系统和中子星中心所需要的重要效应，我们已经在一篇论文中总结了结果，目前正在将其提交给期刊。此外，为了控制晶格计算中激发态的贡献，用于计算势的薛定谔方程从与时间无关的类型变为与时间相关的类型，这使得分析能够进一步抑制系统误差。此外，通过以小网格间距进行计算，离散化误差的验证也在取得进展。