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Catumba, G.*; 平口 敦基; Hou, G. W.-S.*; Jansen, K.*; Kao, Y.-J.*; David Lin, C.-J.*; Ramos, A.*; Sarkar, M.*
Proceedings of Science (Internet), 466, p.145_1 - 145_10, 2025/12
SU(2)ゲージ場を持つカストディアル2ヒッグス二重項模型を格子上で研究する。この模型は標準模型と同じ大域的対称性を持つが、ヒッグス場が追加されることでスカラースペクトルが拡大し、大域的対称性の自発的破れが発生する可能性が出てくる。カストディアル2ヒッグス二重項模型のスペクトルと走るゲージ結合定数を、カットオフが300から600GeVで標準模型での物理量が一定となる線上で研究した。結果として追加したBSMスカラー場の実現可能な質量の下限は、Wボソンの質量よりはるかに小さいことがわかった。そして、この研究で選択した4点相互作用の結合定数では、BSM状態の1つに対する推定された下限質量は約
0.2
で、カットオフに依存しないことがわかった。
Catumba, G.*; 平口 敦基; Hou, W.-S.*; Jansen, K.*; Kao, Y.-J.*; David Lin, C.-J.*; Ramos, A.*; Sarkar, M.*
Journal of High Energy Physics (Internet), 2025(10), p.214_1 - 214_34, 2025/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Physics, Particles & Fields)標準模型と同じグローバル対称性の性質を持つSU(2)ゲージカストディアル二ヒッグス二重項模型を格子上で非摂動的に研究した。この模型では追加されたヒッグス二重項によりスカラー粒子のスペクトルが拡張され、グローバル対称性の自発的破れの可能性が開かれる。本研究ではまず、モデルのパラメータ空間のある領域においてカストディアル対称性の自発的破れが生じることを示す。その後、カストディアル対称性の存在下で、弱い四次の結合定数におけるスペクトルと走るゲージ結合定数を調べた。これらの計算は、ヒッグスとWボソンの質量比およびWボソン質量スケールでの繰り込まれたゲージ結合定数の値を固定することで、標準模型物理の等物理線上において、300から600GeVのエネルギーカットオフで実施した。そして、これらの計算から追加のスカラー状態に対して実現可能な質量を調べた。本研究で選択された裸の四次の結合定数において、これらのスカラー粒子の質量の下限はWボソン質量よりも十分に小さく、カットオフに依存しないことが示された。さらに、標準模型物理の等物理線に沿った有限温度での電弱相転移も研究し、滑らかなクロスオーバー挙動の特性を明らかにした。
Catumba, G.*; 平口 敦基; Hou, W.-S.*; Jansen, K.*; Kao, Y.-J.*; David Lin, C.-J.*; Ramos, A.*; Sarkar, M.*
Physical Review Research (Internet), 6(4), p.043172_1 - 043172_12, 2024/11
様々な表現の物質場と結合するゲージ理論は、物理学の様々な分野で重要な役割を果たしている。最近、銅酸化物超伝導体の最適ドーピング近傍の興味深い擬ギャップ相のいくつかの側面が、発現したSU(2)ゲージ対称性によって説明できるかもしれないことが提案された。ホールドーピングによる転移付近では、4つの随伴スカラー場と結合した(2+1)次元SU(2)ゲージ理論を構築することができ、異なる破れた対称性を持つ様々な相が存在する豊かな相図を与える。我々は、ハイブリッドモンテカルロ法を用いて、ユークリッド格子上でこのモデルの相図を研究した。その結果、これまでの平均場の研究で予言されていたように、対称性が破れた複数の相が存在することがわかった。4点相互作用によって、摂動論の範囲ではこの理論のSU(2)ゲージ対称性はU(1)か
に分解される。さらに、我々はこの理論における閉じ込め-非閉じ込め転移を評価し、我々が研究した格子体積の範囲では、どちらの破れた相も非閉じ込め相であることを見いだした。しかしながら、ポリヤコフループの振る舞いには2つの相で顕著な違いがあることがわかった。
gauge fieldsCatumba, G.*; 平口 敦基; W.-S. Hou, G.*; Jansen, K.*; Kao, Y.-J.*; David Lin, C.-J.*; Ramos, A.*; Sarkar, M.*
Proceedings of Science (Internet), 453, p.87_1 - 87_9, 2024/11
本研究では、ゲージ場と相互作用する一般的な2ヒッグスダブレット模型を格子ゲージ理論で議論する。秩序変数の代わりとしてゲージ不変の大域的観測量を計算することにより、この模型の相図を調べた。それぞれの相において、裸の結合定数の組み合わせや対称性の破れのパターンを変えて理論のスカラー粒子およびベクトルボソン粒子の質量の評価を行なった。またスケール設定と走るゲージ結合定数の決定は、ウィルソンフロウの計算によって行なった。
Catumba, G.*; 平口 敦基; W.-S. Hou, G.*; Jansen, K.*; Kao, Y.-J.*; David Lin, C.-J.*; Ramos, A.*; Sarkar, M.*
Proceedings of Science (Internet), 453, p.362_1 - 362_7, 2024/11
本研究では、最近Sachdevらによって最適ドーピング付近の銅酸化物超伝導体の物理を説明するために提案された、随伴表現の4つのヒッグス場を持つ3次元SU(2)ゲージ理論を議論する。この理論の閉じ込め相は通常のフェルミ液体相に対応し、ヒッグス相は銅酸化物の擬ギャップ相に対応しており、我々はハイブリッドモンテカルロ法を用いて理論の相図を調査した。我々は、先行研究の平均場での計算に定性的に従う様々な相の存在を発見し、銅酸化物におけるそれらの役割について議論する。さらに、閉じ込め非閉じ込め相転移を調べるためにポリヤコフループの振る舞いを調べ、ヒッグス相が安定な非閉じ込め相を持つことを見いだした。
平口 敦基
no journal, ,
クォーク閉じ込め機構は未だに解明されていない問題であり、格子ゲージ理論を用いてこれまで多くの研究が行われてきた。特に、閉じ込め機構のアイディアとしてモノポールの凝縮による双対マイスナー効果があり、格子ゲージ理論において格子上で定義されたモノポールが閉じ込めに寄与していることは数値シミュレーションにより確かめられてきた。最近、トポロジカルデータ解析を用いてモノポールカレントが作るモノポールループを解析し、相を区別することができることがコンパクトU(1)ゲージ理論およびゲージ固定したSU(3)ゲージ理論でわかってきた。本研究では、ゲージ理論が物質場と相互作用した模型であるSU(2)ヒッグス模型において、トポロジカルデータ解析の一つであるパーシステントホモロジーを用いてモノポールループの空間分布またヒッグス場の配位を解析できることを紹介する。さらに、それらの解析結果と物理量の関連を議論する。
平口 敦基; Zheng, X.*; Underwood, T. R.*; 小林 恵太; 山口 瑛子; 板倉 充洋; 町田 昌彦; Rosso, K. M.*; Bourg, I. C.*; 奥村 雅彦
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分を長期的に安全に行うためには、緩衝材として使用される粘土鉱物中の放射性核種の移行挙動を解明する必要がある。最近のスーパーコンピューターの発達により、大規模な古典分子動力学(MD)シミュレーションを実行して、粘土鉱物へのカチオンの吸着特性を評価できるようになった。我々はスーパーコンピューター上で古典MDを用いてメソポアからNa型モンモリロナイト層間までのセシウム吸着の自由エネルギープロファイルを評価し、セシウム吸着の自由エネルギープロファイルが水系においてNa型モンモリロナイトの層間サイズとメソポアの塩分濃度に依存することを発見した。本講演では、セシウムイオンの分布と拡散係数についても説明する。
平口 敦基; 山口 瑛子; 板倉 充洋; 町田 昌彦; 奥村 雅彦
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分において長期間の安全性を評価するためには、放射性核種の移行挙動を解明しモデル化する必要がある。粘土鉱物は放射性核種の移行を抑制させるため緩衝材として用いられるが、その分子スケールにおける拡散挙動の詳細は不明である。本研究では、粘土鉱物-水系におけるセシウム拡散現象について大規模分子動力学法シミュレーションを実施し、分子スケールにおけるセシウムの拡散挙動を明らかにする。
平口 敦基; Zheng, X.*; Underwood, T. R.*; 小林 恵太; 山口 瑛子; 板倉 充洋; 町田 昌彦; Rosso, K. M.*; Bourg, I. C.*; 奥村 雅彦
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分の長期安全性を確保するためには、緩衝材として用いられる粘土鉱物中の放射性核種の移行挙動を明らかにする必要がある。大型計算機で分子動力学法を用いることで、粘土鉱物および水系におけるセシウムイオンおよびナトリウムイオンの拡散・吸着挙動を分子レベルで調べることができる。本研究では、メソポア中のバルク水からNa型モンモリロナイト層間へのセシウムおよびナトリウムイオンの吸着の自由エネルギープロファイルを評価した。その結果、これらの陽イオンの自由エネルギープロファイルの極小値はNa型モンモリロナイト層間に位置し、セシウムイオンの自由エネルギープロファイルの極小値はナトリウムイオンのそれよりも低いことがわかった。この結果は、Na型モンモリロナイトに対するセシウムイオンの親和性がナトリウムイオンよりも強いことを示している。さらに、塩分濃度の増加とともにNa型モンモリロナイトに対する両陽イオンの親和性は低下することがわかり、これらの陽イオンが吸着機構を維持することを確認した。本発表では、これらの陽イオンの自由エネルギープロファイルに対する層電荷と層サイズの依存性について説明する。
平口 敦基; Zheng, X.*; Underwood, T.*; 小林 恵太; 山口 瑛子; 板倉 充洋; 町田 昌彦; Rosso, K.*; Bourg, I.*; 奥村 雅彦
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分において、粘土鉱物であるベントナイトは放射性核種の陽イオンを吸着し、核種移行を遅延する役割を果たす。放射性核種陽イオンの中でもセシウムイオン(Cs
)は、ベントナイトの主成分であるモンモリロナイトの層間に強く吸着することが知られているが、その吸着機構は未解明である。我々はCs
及びナトリウムイオン(Na)のバルク水からNa型モンモリロナイト層間への吸着現象の自由エネルギープロファイルを計算し、さらにそのNa型モンモリロナイト層間の層電荷依存性を調べた。結果として、層電荷の増加に伴いNaよりもCsを選択的に吸着する実験の傾向をシミュレーションで再現した。講演では、上記の陽イオンの吸着機構の詳細およびシミュレーションと実験結果の比較について詳細に述べる。
平口 敦基; Zheng, X.*; Underwood, T.*; 小林 恵太; 山口 瑛子; 板倉 充洋; 町田 昌彦; Rosso, K.*; Bourg, I.*; 奥村 雅彦
no journal, ,
高レベル放射性核種の地層処分において、ベントナイトは陽イオンを吸着し核種移行を遅延させる。特にセシウムイオン(Cs)は主成分モンモリロナイトに強く吸着するが、その吸着様態と吸着機構は未解明である。我々は古典分子動力学法を用いて、Cs及びナトリウムイオン(Na)のバルク水からNa型モンモリロナイト層間への吸着現象の自由エネルギープロファイルを計算し、これらの未解明問題に挑んだ。この計算により、Csは内圏錯体を、Naは外圏錯体を形成し、CsがNaよりもNa型モンモリロナイト層間に強く吸着することを初めて明確に示した。講演では、上記に加え、古典分子動力学法の基礎、自由エネルギープロファイルの物理的起源と吸着機構の詳細、実験との比較について述べる。
平口 敦基; Zheng, X.*; Underwood, T. R.*; 小林 恵太; 山口 瑛子; 板倉 充洋; 町田 昌彦; Rosso, K. M.*; Bourg, I. C.*; 奥村 雅彦
no journal, ,
ベントナイトは、高レベル放射性廃棄物の地層処分において、放射性核種の拡散を抑制する主要な緩衝材である。ベントナイトの主成分であるモンモリロナイトは、セシウムイオンを強く吸着するがその詳細な吸着状態やメカニズムは未解明のままである。そこで、300K、330K、350K、370KにおけるNa型モンモリロナイトへのセシウム吸着の古典分子動力学シミュレーションを実施し、自由エネルギープロファイルの温度依存性を調査した。シミュレーションの結果、セシウムイオンはすべての温度で一貫して層間に吸着し、内圏錯体を形成することが示された。この温度に依存しない挙動は、高温環境下でもベントナイトが高レベル放射性廃棄物の緩衝材として信頼性を維持することを支持している。
平口 敦基; Zheng, X.*; Underwood, T. R.*; 小林 恵太; 山口 瑛子; 板倉 充洋; 町田 昌彦; Rosso, K. M.*; Bourg, I. C.*; 奥村 雅彦
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高レベル放射性廃棄物の地層処分において長期間の安全性を評価するためには、放射性核種の移行を抑制する緩衝材に含まれる粘土鉱物中での放射性核種の拡散挙動の理解が必要である。本研究では、Na型モンモリロナイト周囲でのセシウムイオンとナトリウムイオンの拡散挙動の違いについて、古典分子動力学シミュレーションによる自由エネルギー評価によって解析する。
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高レベル放射性廃棄物を安全に地層処分するためには、放射性核種の拡散現象を理解することが重要である。特に、粘土鉱物-水系における拡散現象は、ベントナイトからなる人工バリアの性能にとって重要である。数値シミュレーションは、この現象をミクロなレベルで理解するための最も重要な研究手法の一つである。近年、粘土鉱物粒子と水分子を含む系の大規模分子動力学(MD)シミュレーションが可能となっている。本発表では、MDを用いた大規模な系におけるセシウムの拡散の数値シミュレーション結果を示す。計算の結果から、セシウムはナトリウムよりも拡散性が低いことが示唆された。
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高レベル放射性廃棄物の地層処分の長期安全性を確保するためには、緩衝材として用いられる粘土鉱物中の放射性核種の移行挙動を明らかにする必要がある。大型計算機で分子動力学シミュレーションを用いることで、粘土鉱物および水系におけるセシウムイオンおよびナトリウムイオンの拡散・吸着挙動を分子レベルで調べることができる。本研究では、メソポア中のバルク水からモンモリロナイト層間へのセシウムおよびナトリウムイオンの吸着の自由エネルギープロファイルを評価した。Na型モンモリロナイトの層間におけるセシウムおよびナトリウムイオンの自由エネルギーはバルク水の自由エネルギーよりも小さく、層間におけるセシウムの平均した自由エネルギー値はナトリウムの平均した自由エネルギー値よりも低いことがわかった。この結果は、セシウムイオンがナトリウムイオンよりもNa型モンモリロナイトの層間に強く吸着していることを示す。さらに、層間でのこれらの自由エネルギープロファイルの形状に違いがあることがわかり、セシウムイオンの自由エネルギープロファイルは、多くの極小値を伴うスパイク構造をしているが、ナトリウムイオンのプロファイルはほぼ均一であった。これらの結果は、セシウムイオンがこれらの極小値で内圏錯体を形成し、ナトリウムイオンが外圏錯体を形成することを示唆している。さらに、自由エネルギープロファイルの塩分濃度依存性を調べた。Na型モンモリロナイトに対する両陽イオンの親和性は塩分濃度の増加とともに低下し、これらの陽イオンの吸着メカニズムは塩分濃度に依存しないことを確認した。本発表では、異なる層電荷、層間距離等を変化させた時の自由エネルギープロファイルについて説明する。
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高レベル放射性核種の地層処分において、緩衝材であるベントナイトは陽イオンを吸着し核種移行を遅延させる。特にセシウムイオンは主成分である粘土鉱物のモンモリロナイトに強く吸着するが、緩衝材は高温になり得るため、セシウムイオンの吸着と拡散の温度依存性を評価することは長期的な安全性を保証するために重要である。本研究では、Na型モンモリロナイト層間と水分子を含む系に対し、古典分子動力学法を用いて300Kから370Kの範囲でシミュレーションを実施した。結果として、この温度範囲内でセシウムの吸着強度に顕著な変化は見られなかった。本講演では、セシウムの拡散係数の温度依存性に関して議論し実験結果との比較を示す。
平口 敦基; Zheng, X.*; Underwood, T. R.*; 小林 恵太; 山口 瑛子; 板倉 充洋; 町田 昌彦; Rosso, K. M.*; Bourg, I. C.*; 奥村 雅彦
no journal, ,
高レベル放射性廃棄物の地層処分において長期間の安全性を評価するためには、緩衝材として用いられる粘土鉱物における放射性核種の移行挙動を分子スケールで解明しモデル化する必要がある。本研究では、粘土鉱物-水系での古典分子動力学シミュレーションを実施し、粘土鉱物に対する自由エネルギー地形の評価を行うことで、分子スケールにおけるセシウム拡散挙動を明らかにしそのモデル化を行う。
