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服部 恒一*; 末永 大輝*; 鈴木 渓; 安井 繁宏*
Physical Review B, 108(24), p.245110_1 - 245110_11, 2023/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Materials Science, Multidisciplinary)通常の近藤効果は、伝導電子と交換相互作用を行う不純物を含んだ金属中で起こり、伝導電子のフェルミ面の存在が重要となるが、フェルミ面を持たない系における類似した現象の解明は近藤効果の基礎的理解のために重要である。さらに、通常の近藤効果は磁場中で抑制されるが、とある条件の下では磁場によって増幅することも起こりえる。本論文では、フェルミ面を持たない系において強磁場の存在に起因する近藤効果を記述するための模型を構築・提案する。この模型では、物質中を伝導するディラック粒子と物質内部で局在する不純物から成る粒子対である「近藤凝縮」を平均場として仮定することで、それを秩序変数とする相図を決定することができる。一方で、ディラック粒子・反粒子の粒子対として定義される「カイラル凝縮」は、クォーク系においては古くから知られた基底状態であるが、相互作用するディラック電子系においても類似した基底状態の存在が期待されている。さらに、ディラック粒子・反粒子間に極小の引力相互作用さえあれば、磁場の大きさに伴ってカイラル凝縮が(一般的には)増幅する現象が知られており、magnetic catalysis(磁気触媒機構)と呼ばれている。このため、本研究ではカイラル凝縮と近藤凝縮との磁場中での競合効果に注目し、この競合効果によって磁場をパラメータとする相図上に量子臨界点が現れることを予言した。さらに、磁場だけでなく有限温度の相図の予言も行った。フェルミ面に起因する通常の近藤効果とは異なり、強磁場のみによって誘起される近藤系はモンテカルロ法における負符号問題を持たないため、モンテカルロシミュレーションによって将来的に高精度の検証がなされることが期待される。
Kim, Y.*; 岡 眞; 末永 大輝*; 鈴木 渓
Physical Review D, 107(7), p.074015_1 - 074015_15, 2023/04
被引用回数：1 パーセンタイル：54.75(Astronomy & Astrophysics)重いクォークを1個含むバリオンは重クォークとダイクォークの束縛状態として記述できる。本研究では、ダイクォークのカイラル有効理論に基づき、ダイクォーク間のパイオン結合による遷移を模型化して、重バリオンの崩壊確率に関する研究を行った。
服部 恒一*; 末永 大輝*; 鈴木 渓; 安井 繁宏*
EPJ Web of Conferences, 276, p.01015_1 - 01015_5, 2023/03
被引用回数：0 パーセンタイル：0.91(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)本研究では、重い不純物クォークを含む強磁場中のQCD相図を調べ、特に、平均場解析の範囲でこの系の基底状態を決定した。本研究で扱う模型の基底状態は、軽いクォークとその反クォークの対として構成される「カイラル凝縮」と軽いクォークと重いクォークの対である「近藤凝縮」の二種類の秩序変数によって特徴付けられる。強磁場中のQCDではカイラル凝縮が磁場に依存して増加するmagnetic catalysis (磁気触媒効果)と呼ばれる現象が知られているが、本研究では二種類の凝縮が相関・競合することで誘起される新たな現象として、カイラル凝縮の大きさが磁場の大きさに依らずに一定の値となる(飽和する)現象や、温度の増加に伴ってカイラル凝縮が特異的に増加する現象などを提案した。
Arifi, A. J.*; 末永 大輝*; 保坂 淳; Oh, Y. S.*
Physical Review D, 105(9), p.094006_1 - 094006_17, 2022/05
被引用回数：7 パーセンタイル：77.92(Astronomy & Astrophysics)Decay properties of multistrangeness 
and 
baryon resonances are investigated within the constituent quark model by including relativistic corrections. The strong decay widths of various and resonances are computed and tested for internal quark configurations to pin down their spin-parity (
) quantum numbers and internal structures. We found that the Roper-like resonances in the multistrangeness sector have large decay widths bearing resemblances to their siblings in light and heavy baryon sectors. In addition, we obtained the decay ratio for the (2012) as 
( 
)/( ) = 4.5%, which is consistent with the experimental data when = 3/2
is assigned. This observation holds the possibility that the (2012) could naturally be explained as a three-quark state in the quark model. The decays of other low-lying and resonances are systematically analyzed, which would be useful to unveil the structure of these resonances in future experiments.
末永 大輝*; 荒木 康史; 鈴木 渓; 安井 繁宏*
Physical Review D, 105(7), p.074028_1 - 074028_19, 2022/04
被引用回数：2 パーセンタイル：36.77(Astronomy & Astrophysics)本論文では、クォーク物質中での近藤効果が、磁場下においてヘビークォークのスピン偏極を誘起する新たなメカニズムを提案する。高密度クォーク物質中では、アップ・ダウン等のライトクォークに対してチャーム・ボトム等のヘビークォークが不純物として働き、カラー交換により相互作用を増幅する「QCD近藤効果」が起こることが理論的に示唆されている。この際にヘビークォークとライトクォークによって構成される近藤凝縮により、ヘビークォークとライトクォークのスピンは混成する。そのため、クォーク物質中でライトクォークが磁場と結合すると、近藤凝縮を介してヘビークォークのスピン偏極も誘起される。このメカニズムを示すため、Nambu-Jona-Lasinio型の相互作用を持つモデルを用い、
ゲージ対称性を考慮した頂点補正を加味して計算を行う。これにより磁場下で誘起されるヘビークォークのスピン偏極を線形応答理論に基づいて調べ、近藤効果の発現によってヘビークォークのスピン偏極が如実に誘起されることを示す。これらの結果は今後、符号問題を回避した格子シミュレーションにより検証が期待される。
末永 大輝*; 保坂 淳
Physical Review D, 105(7), p.074036_1 - 074036_13, 2022/04
被引用回数：5 パーセンタイル：67.33(Astronomy & Astrophysics)We present a chiral model describing decays of the Roper-like 
(2765) and (2970) as well as those of the heavy quark spin-doublet 
and 
, by focusing on chiral representations of diquarks inside the heavy baryons. Based on our chiral model together with the heavy quark spin symmetry, we derive a relation satisfied by axial charges of the heavy baryons that controls the magnitude of their one pion (kaon) decays. Besides, it is shown that the large decay widths of the Roperlike (2765) and (2970), which cannot be implemented by conventional nonrelativistic quark models, are explained by reasonable values of the axial charges. In addition, we apply the chiral model to bottom baryons and predict decay widths of the undiscovered Roper-like 
. We expect that our present investigation leads to elucidation of dynamical properties of the excited heavy baryons from the viewpoint of chiral symmetry.
末永 大輝*; 保坂 淳
Physical Review D, 104(3), p.034009_1 - 034009_7, 2021/08
被引用回数：7 パーセンタイル：51.62(Astronomy & Astrophysics)We propose a new type of structure for singly heavy baryons of 
in addition to the conventional one of . Based on chiral symmetry of the light quarks, we show that the baryon offers a novel picture for heavy-quark spin-singlet and flavor-antisymmetric baryons. By making use of the effective Lagrangian approach, we find that (2765) and (2967) are mostly , while (2286) and (2470) are mostly . The masses of negative-parity baryons are predicted. We also derive a sum rule and the extended Goldberger-Treiman relation that the masses of the baryons satisfy. Furthermore, a mass degeneracy of parity partners of the baryons with the restoration of chiral symmetry is discussed. These are the unique features that the conventional picture of radial excitation in the quark model does not accommodate. Our findings provide useful information not only for future experiments but also for future lattice simulations on diquarks.
Arifi, A. J.*; 末永 大輝*; 保坂 淳
Physical Review D, 103(9), p.094003_1 - 094003_6, 2021/05
被引用回数：17 パーセンタイル：84.37(Astronomy & Astrophysics)We investigate relativistic corrections of an order 1/m
, where m is the constituent quark mass, to heavy baryon decays by emitting one pseudoscalar meson in the quark model. This work is motivated by shortcomings in the previous studies in the nonrelativistic quark model for decays of the Roper-like states, such as (2765). We find that the relativistic corrections due to the internal motion of quarks are essential ingredients in improving their decay properties, such that the decay widths are significantly increased. In addition, such corrections can explain a phenomenological suppression of the quark axial-vector coupling constant 
for the 
(2455) and (2520) decays.
荒木 康史; 末永 大輝*; 鈴木 渓; 安井 繁宏*
Physical Review Research (Internet), 3(2), p.023098_1 - 023098_17, 2021/05
相対論的フェルミオンのスピンは軌道自由度と強い相関を持つ。このような相対論的粒子と非相対論的粒子が混在する場合の効果として、本研究ではスピン-軌道帯磁率に着目する。スピン-軌道帯磁率は軌道磁場(粒子の軌道運動に対してベクトルポテンシャルとして働く磁場の効果)に対するスピン偏極の応答として定義されるものであり、スピン-軌道相互作用に起因するものである。理論解析の結果、相対論的粒子と非相対論的粒子の混成がある場合、スピン-軌道帯磁率はバンド混成点近傍のフェルミエネルギーで変化することが示された。この混成効果により、磁場下では非相対論的粒子のスピン偏極も誘起されることが明らかになった。さらにこの混成効果は、熱平衡を破るような動的な磁場の摂動下では増強されることを明らかにした。スピン-軌道帯磁率に対するこれらの効果は、固体中のディラック電子に対する結晶対称性の破れや不純物ドープ、および相対論的重イオン衝突における軽いクォークと重いクォークの混成といった状況下で、実験的に実現されうることを議論する。
末永 大輝*; 荒木 康史; 鈴木 渓; 安井 繁宏*
Physical Review D, 103(5), p.054041_1 - 054041_17, 2021/03
被引用回数：5 パーセンタイル：45.23(Astronomy & Astrophysics)本論文ではクォーク物質中のカイラル分離効果に対して、近藤効果、すなわち重い不純物による非摂動的効果が与える影響を議論する。カイラル分離効果は、相対論的フェルミオンが磁場下でカイラリティ依存のカレント(軸性カレント)を示す現象であり、クォーク物質等の相対論的フェルミオンに特徴的な現象である。本研究では、軽いクォークと重いクォークによって構成される近藤凝縮を含む有効模型に基づき、静的および動的な磁場下での軸性カレントの応答関数を評価した。その結果、磁場が静的・動的どちらの場合も、近藤効果によりカイラル分離効果は増強されることが示された。特に動的な磁場下では、カイラル分離効果は約3倍に増強されることを明らかにした。以上の効果により、クォーク物質中に不純物として含まれる重いクォークは、磁場下での軽いクォークのカレントに対して重要な役割を果たすことが示唆される。
荒木 康史; 末永 大輝*; 鈴木 渓; 安井 繁宏*
Physical Review Research (Internet), 3(1), p.013233_1 - 013233_12, 2021/03
本論文では、不純物自由度の性質によって類別される二種類の相対論的近藤効果について、理論的考察を行う。特に、軽いディラックフェルミオンと重い不純物フェルミオンから構成される「凝縮」を含む基底状態の分散関係に注目する。ここでの重いフェルミオン自由度は、高エネルギー物理学においてヘビークォーク有効理論(HQET)として知られている有効理論(すなわち、ディラックフェルミオンに対して非相対論的極限をとることで得られる低エネルギー有効理論)を用いて記述される。ここでは二種類のHQETを採用し、一つ目のHQETは重いフェルミオンの粒子成分のみを含み、二つ目のHQETは粒子成分と反粒子成分の両方を含む(粒子と反粒子は逆のパリティを持つ)。これらの二つの有効理論から定性的に異なる二種類の近藤効果が現れることを示す。二種類の近藤効果を比較すると、フェルミ面近傍における(近藤効果としての)性質は類似している一方、運動量が小さい領域(赤外領域)のバンド構造は異なることが分かる。これらの近藤効果はディラック/ワイル反金属やクォーク物質における観測量に影響するだけでなく、格子シミュレーションや冷却原子シミュレーションによって数値的に検証されることが期待される。
末永 大輝*; 鈴木 渓; 荒木 康史; 安井 繁宏*
Physical Review Research (Internet), 2(2), p.023312_1 - 023312_13, 2020/06
近藤効果はフェルミ面近傍の軽いフェルミオンと重い不純物との相互作用によって引き起こされ、物質の電気的・熱的・輸送的性質に影響を及ぼす。一方、カイラリティ(右巻き・左巻き)はディラック粒子・ワイル粒子などの相対論的フェルミオンが持つ基本的な性質の一つである。通常の物質においては右巻き・左巻き粒子の数は均衡しているが、これらが不均衡となる系もクォーク物質や電子系において興味が持たれている。本論文では、相対論的フェルミオンのカイラリティ不均衡(有限の「カイラル化学ポテンシャル」を持つ系)によって生じる近藤効果を理論的に提案した。この効果は右巻き(または左巻き)の軽いフェルミオンと重い不純物粒子との混合によって引き起こされるが、これは有限密度(化学ポテンシャル)によって生じる通常の近藤効果とは少し異なる状況である。我々は相対論的フェルミオンと不純物粒子間の相互作用を持つ有効模型を構築し、(1)摂動計算と(2)平均場近似による非摂動的アプローチの二つの手法を用いてこの効果が実現することを示した。さらに、近藤効果に対する温度依存性・結合定数依存性・感受率の振る舞いや相転移の次数などを議論した。このような近藤効果の性質は、将来的な格子シミュレーションで検証されることが期待される。
末永 大輝*; 鈴木 渓; 安井 繁宏*
Physical Review Research (Internet), 2(2), p.023066_1 - 023066_11, 2020/04
QCD近藤効果は、高密度クォーク物質中においてチャームクォーク・ボトムクォークなどのヘビークォークが不純物として存在するときに生じる量子現象である。本論文では、QCD近藤効果の実現した基底状態から励起されるエキシトンモードが束縛状態として存在することを予言し、その詳細な性質を調べた。具体的には、平均場近似に基づいてQCD近藤効果を記述する有効模型を構築し、励起モードとして実現可能な量子数(スピンやパリティ)やそれらの分散関係を調べた。これらのエキシトンは電気的・カラー的に中性になることができるため、(電荷やカラー荷を持つ粒子とは異なり)輸送現象における「中性カレント」として出現し、電気伝導や熱伝導に対するヴィーデマン・フランツ則の破れに寄与することが期待される。このような近藤エキシトンは、ディラック粒子やワイル粒子のような「相対論的」フェルミオンに対する近藤効果における普遍的な物理現象であり、クォーク物質に限らずディラック・ワイル電子系への応用も期待される。
mesons as a probe of Casimir effect for chiral symmetry breaking石川 力*; 中山 勝政*; 末永 大輝*; 鈴木 渓
Physical Review D, 100(3), p.034016_1 - 034016_14, 2019/08
被引用回数：5 パーセンタイル：31.16(Astronomy & Astrophysics)本論文では、ゼロ温度および有限温度におけるカイラル対称性の自発的破れに対する有限体積効果を検証するために、中間子がプローブとして役立つことを示した。まず、2+1フレーバーの構成子クォークを含む線形シグマ模型を用いることで、
平均場に対するCasimir効果を解析した。この解析では、反周期境界条件でカイラル対称性が回復し、周期境界条件で対称性の破れが増幅するという結果が得られた。さらに、有限温度・体積平面における平均場の相図を示した。中間子に対しては、カイラルパートナー構造に基づく有効模型を構築した。ここで、中間子質量の体積依存性は、平均場によって与えられる。
中間子は
平均場を含むため、中間子と比べて体積変化に対する応答が鈍いことが判明した。高温・周期境界条件においては、中間子の質量シフトに異常が見られることを発見し、この振る舞いは将来の格子QCDシミュレーションによる検証で役立つことが期待される。さらに、コンパクト化空間次元の数の依存性も調べた。
鈴木 渓; 石川 力*; 中山 勝政*; 末永 大輝*
no journal, ,
D中間子はカイラル凝縮に対するシンプルなプローブであることが期待される。QCD真空においてCasimir効果を考えるとき、QCD真空の非摂動的性質は系の体積や境界条件に伴い変化する。本講演では、Casimir効果によるカイラル対称性の自発的破れの変化と、それに対するD中間子の応答に着目し、カイラルパートナー構造に基づく有効ラグランジアンを用いることで、体積・境界条件・温度依存性や格子QCDシミュレーションへの応用などについて議論を行う。
荒木 康史; 末永 大輝*; 鈴木 渓; 安井 繁宏*
no journal, ,
物質中の電子のバンド構造においては、しばしば相対論的なディラック・ワイルノード構造が現れる。ディラック・ワイルノード構造は必ずしも単独で現れるわけではなく、他のバンドとの重なり・混成を示す電子系が多く見られる。このようなバンド混成の下で働く相対論的効果を理解するための指標として、本研究では「スピン-軌道交差帯磁率」に着目した。スピン-軌道交差帯磁率は磁場の軌道効果(ベクトルポテンシャル)に対するスピン分極の応答であり、電子系に働く相対論的効果(スピン-軌道相互作用)に依存する。本講演ではディラック粒子と非相対論的バンドを持つ粒子が混成した系を対象とし、その混成系におけるスピン-軌道交差帯磁率に関する理論研究の成果について報告する。我々はゼロ周波数の磁場下での熱平衡状態に基づいた平衡帯磁率と、有限周波数の磁場に対する動的帯磁率をそれぞれ評価し、バンド混成の下でこれらの比較を行った。その結果、特に動的帯磁率においては、バンド混成点近傍においてディラックバンドのみの交差帯磁率から大きなずれを示すことが明らかになった。これはバンド間遷移の効果に起因するものであり、ディラック粒子のスピン-運動量ロッキングの効果が、バンド混成により非相対論的バンドに移行したものと解釈できる。相対論的粒子と非相対論的粒子の混成系として、重イオン衝突実験等におけるクォーク物質に対する適用例についても述べる。
服部 恒一*; 末永 大輝*; 鈴木 渓; 安井 繁宏*
no journal, ,
近藤効果は、金属や高密度クォーク物質中の伝導フェルミオンが非可換相互作用を介して不純物と相互作用するときに生じる現象である。磁場中における近藤効果の機構はより複雑だが、条件によってはフェルミオン状態密度の増加に伴い近藤効果は増幅しうる。これと同様の現象として、QCD真空などで実現する「カイラル対称性の自発的破れ」も磁場によって増幅することが知られている。本講演では、カイラル対称性の自発的破れと近藤効果の両方が実現しうる有効模型を用いて強磁場領域の相図を予言し、磁場中でこれらの現象がどのように競合するか議論する。さらに、クォーク物質やディラック電子系における応用例について考察する。
上のpure Yang-Mills理論における非等方圧力と相構造藤井 大輔; 岩中 章紘*; 末永 大輝*; 北澤 正清*
no journal, ,
熱場の量子論に対するMatsubara formalismは、ユークリッド時空の虚時間方向に沿った境界条件として理論に温度を導入する。本研究では、さらに空間方向に対して境界条件を課した上のpure Yang-Mills理論を考え、熱力学量や相構造について議論する。格子QCDシミュレーションによる結果から、臨界温度付近で空間方向の広がりが著しく小さくなるまで、非等方性の効果が抑圧されることが示された。この格子QCDの結果を再現するように模型を構築することで、この系には非常に豊富な相構造の存在が示唆されることが明らかとなる。
藤井 大輔; 岩中 章紘*; 末永 大輝*; 北澤 正清*
no journal, ,
熱場の量子論に対するMatsubara formalismは、ユークリッド時空の虚時間方向に沿った境界条件として理論に温度を導入する。本研究では、さらに空間一方向に対して境界条件を課した上のpure Yang-Mills理論を考え、熱力学量やその相構造について議論する。境界条件の導入による回転対称性の破れから、圧力の非等方性が帰結する。格子QCDシミュレーションによる結果から、臨界温度付近で空間方向の広がりが著しく小さくなるまで、非等方性の効果が抑圧されることが示された。この結果は、自由粒子系とは大きく異なる振る舞いである。本研究では、この結果の背後にあるメカニズムを明らかにするために、時間方向と空間方向に沿った二つのPolyakov loopを持つ有効模型を採用する。我々は、先行研究で示唆されたように、二つのPolyakov loopの競合を導入することによって、高温領域におけるlattice dataをよく記述することを示す。さらに、閉じ込め相転移とは別の新たな一次相転移の存在が示唆されることを示す。
藤井 大輔; 岩中 章紘*; 末永 大輝*; 北澤 正清*
no journal, ,
多様体上の非等方な境界条件を持つpure Yang-Mills理論について議論する。lattice QCDの結果から、臨界温度付近で空間方向の広がりが著しく小さくなるまで、非等方性の効果が抑圧されることが示された。我々は、通常の有限温度を記述するPolyakov loop模型をパラメータを伴って上に拡張することにより、latticeの熱力学を再現することに成功した。さらにその物理的な背景を考察した結果、模型に導入した二つのPolyakov loopsの競合と、それに伴い生じる新しい一次相転移の存在が重要であること示す。
