Dirac Kondo effect under magnetic catalysis

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

https://doi.org/10.1103/PhysRevB.108.245110

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。

Phase diagram of the QCD Kondo effect and inactivation of the magnetic catalysis

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

https://doi.org/10.1051/epjconf/202327601015

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。

What is chiral susceptibility probing?

青木 慎也*; 青木 保道*; 深谷 英則*; 橋本 省二*; Rohrhofer, C.*; 鈴木 渓

Proceedings of Science (Internet), 396, p.050_1 - 050_9, 2022/07

https://doi.org/10.22323/1.396.0050

量子色力学(QCD)の黎明期においては、グルーオン場のトポロジカルな励起を通して軸性U(1)異常がカイラル対称性の破れのトリガーとなることが期待されていた。しかし、そのような効果を格子シミュレーションを用いて定量的に検証することは近年まで困難であった。本研究では、格子上でのカイラル対称性を厳密に保つフェルミオン定式化を用いて、QCDの高温領域の数値シミュレーションを行った。このシミュレーションでは、格子上のカイラル対称性が満たされていることにより、スカラーおよび擬スカラーチャネルの感受率の中から軸性U(1)対称性の破れに起因する寄与を分離することが可能となる。2フレーバーQCDにおける結果は、 MeVの温度領域におけるカイラル感受率が、軸性U(1)対称性の破れによって支配されていることを示唆している。

Role of the axial anomaly in the chiral susceptibility of QCD at high temperature

青木 慎也*; 青木 保道*; 深谷 英則*; 橋本 省二*; Rohrhofer, C.*; 鈴木 渓

Progress of Theoretical and Experimental Physics (Internet), 2022(2), p.023B05_1 - 023B05_12, 2022/02

https://doi.org/10.1093/ptep/ptac001

量子色力学(QCD)におけるカイラル対称性の自発的破れに関する相転移(カイラル相転移)の秩序変数は「カイラル凝縮」であるが、これと関係した量として、カイラル凝縮をクォーク質量で一階微分して得られる「カイラル感受率」という量が知られており、カイラル相転移を示唆する量の一つとしてこれまでしばしば注目されてきた。しかし、カイラル凝縮やカイラル感受率は軸性対称性の破れとも関係しており、その詳細は未だ明らかでない。本論文は、相転移温度近傍におけるカイラル感受率の振る舞いを調べ、軸性対称性の破れがカイラル感受率にどのように寄与しているかを明らかにすることを目的とする。具体的には、カイラル感受率をディラック演算子の固有値分解を用いた形式で表すことにより、軸性対称性の破れと他の寄与を分離する手法を用いた。2フレーバー格子QCDシミュレーションの結果は、MeVの温度領域におけるカイラル感受率が、軸性対称性の破れに大きく支配されていることを示唆している。特に、connected partは軸性感受率に、disconnected partはトポロジカル感受率と呼ばれる量によって支配されることが分かった。

Heavy baryon spectrum with chiral multiplets of scalar and vector diquarks

Kim, Y.*; Liu, Y.-R.*; 岡 眞; 鈴木 渓

Physical Review D, 104(5), p.054012_1 - 054012_18, 2021/09

https://doi.org/10.1103/PhysRevD.104.054012

本論文では、スカラー及びベクトルダイクォークのカイラル有効理論を線形シグマ模型に基づいて構成する。有効理論の主な適用として、チャームまたはボトムクォークを1個含むシングルヘビーバリオンの基底状態と励起状態を記述する。ヘビークォーク()とダイクォーク間の2体ポテンシャルを用いて、ヘビークォーク・ダイクォーク模型を構築し、, , , バリオンの正パリティ及び負パリティ状態のスペクトルを求める。ここで、有効理論に含まれる質量や相互作用パラメータは、格子QCDから得られたダイクォーク質量やヘビーバリオンの実験値を用いて決定される。結果として、擬スカラーダイクォーク質量の逆ヒエラルキーに起因して(フレーバー)の負パリティ励起状態のスペクトルが、とは異なる振る舞いを示すことを示す。一方で、, (フレーバー)のスペクトルは、と同様である。さらに、我々のヘビークォーク・ダイクォーク模型による結果と実験値やクォーク模型による結果との比較を議論する。

Axial U(1) symmetry and mesonic correlators at high temperature in lattice QCD

鈴木 渓; 青木 慎也*; 青木 保道*; Cossu, G.*; 深谷 英則*; 橋本 省二*; Rohrhofer, C.*

Proceedings of Science (Internet), 363, p.178_1 - 178_7, 2020/08

https://doi.org/10.22323/1.363.0178

本研究では、の動的なメビウス・ドメインウォール・フェルミオンを含む格子QCDの数値シミュレーションによって、QCDの高温相における軸性対称性、オーバーラップ・ディラック演算子のスペクトル、メソン相関関数に対する遮蔽質量、トポロジカル感受率などの物理量を調べた。これらの中でいくつかの物理量は(格子上の)カイラル対称性の僅かな破れに敏感であるため、そのような物理量に対してはメビウス・ドメインウォール・フェルミオンからオーバーラップ・フェルミオンへの再重みづけを行った。さらに、有限体積効果を検証するために複数の体積でのシミュレーションも行った。T=220MeV以上の高温領域におけるカイラル極限(クォーク質量がゼロの極限)近傍の結果は、軸性U(1)異常の強い抑制を示唆している。

Spectrum of singly heavy baryons from a chiral effective theory of diquarks

Kim, Y.*; 肥山 詠美子*; 岡 眞; 鈴木 渓

Physical Review D, 102(1), p.014004_1 - 014004_9, 2020/07

AA2019-0768.pdf:0.47MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevD.102.014004

カイラル対称性に基づく有効理論を、現象論的なクォーク模型の閉じ込めポテンシャルと組み合わせることにより、ヘビークォークを1子含むバリオンの質量や構造の予言をおこなった。とりわけ、ダイクォーク質量の逆ヒエラルキー効果がチャームおよびボトムバリオンの質量準位に反映されることを予言した。

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

https://doi.org/10.1103/PhysRevD.100.034016

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。

Dielectron production in Au + Au collisions at = 200 GeV

Adare, A.*; 長谷川 勝一; 今井 憲一; 永宮 正治; 佐甲 博之; 佐藤 進; 谷田 聖; PHENIX Collaboration*; 他440名*

Physical Review C, 93(1), p.014904_1 - 014904_34, 2016/01

AA2015-0856.pdf:3.7MB

https://doi.org/10.1103/PhysRevC.93.014904

We present measurements of production at midrapidity in Au + Au collisions at = 200 GeV. The invariant yield is studied within the PHENIX detector acceptance over a wide range of mass ( GeV/) and pair transverse momentum ( GeV/) for minimum bias and for five centrality classes. The yield is compared to the expectations from known sources. In the low-mass region (0.30-0.76 GeV/) there is an enhancement that increases with centrality and is distributed over the entire pair range measured. It is significantly smaller than previously reported by the PHENIX experiment and amounts to or to for minimum bias collisions when the open heavy-flavor contribution is calculated with pythia or mc@nlo, respectively. The inclusive mass and distributions, as well as the centrality dependence, are well reproduced by model calculations where the enhancement mainly originates from the melting of the meson resonance as the system approaches chiral symmetry restoration. In the intermediate-mass region (1.2-2.8 GeV/), the data hint at a significant contribution in addition to the yield from the semileptonic decays of heavy-flavor mesons.

Axial U(1) symmetry in high temperature phase of two-flavor QCD

鈴木 渓

no journal, , 

本講演では、JLQCD Collaborationによって生成された動的クォークを含む格子QCDシミュレーションを用いて、カイラル対称性が回復した高温相における観測量(軸性U(1)対称性、トポロジカルチャージ、ディラック固有値スペクトル、メソン相関関数、メソン遮蔽質量など)について最新の結果を報告する。ゲージ配位はメビウス・ドメインウォール・フェルミオンを用いて生成されるが、再重み付け法を用いることでオーバーラップ・フェルミオンに対する観測量を求めることが可能となる。感受率やトポロジカル感受率が小さなクォーク質量で抑制されることを示す。さらに、これらの感受率とメソン相関関数の関係について議論する。