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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。
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。
Kim, Y.*; 岡 眞; 鈴木 渓
Physical Review D, 105(7), p.074021_1 - 074021_17, 2022/04
被引用回数：15 パーセンタイル：93.15(Astronomy & Astrophysics)重いクォークを二個含むテトラクォーク(ダブルヘビーテトラクォーク)は深い束縛状態として存在する可能性があり、理論的・実験的に昔から注目されてきた。さらに、残りの二個の軽い反クォークはダイクォーク構造が発達している可能性があり、軽いクォークに寄与するQCD真空の理解に役立つという意味でも興味深い。本研究では、カイラル対称性を尊重した(軽い)ダイクォーク自由度を含むポテンシャル模型を用いて、ダブルヘビーテトラクォーク
(
、ただし、
, 
)の質量スペクトルを調べた。特に、
, 
, 
テトラクォークを二個のヘビークォークと一個の反ダイクォークから構成される三体系として記述し、三体ポテンシャル模型を解くことにより質量スペクトルを求めた。この解析により、は束縛状態として存在するが、とは(深い)束縛状態として存在しないことを予言した。さらに、カイラル対称性が(部分的に)回復した状況における(ダイクォーク質量変化に伴う)テトラクォークの質量変化の予言も行った。
石川 力*; 中山 勝政*; 鈴木 渓
Physical Review D, 104(9), p.094515_1 - 094515_11, 2021/11
被引用回数：4 パーセンタイル：37.94(Astronomy & Astrophysics)「ウィルソン・フェルミオン」と呼ばれる格子上のフェルミ粒子に対する近藤効果を記述する模型を構築し、様々な物理現象の予言・解明を行った。模型として、軽いウィルソン・フェルミオンと重いフェルミオンとの4点相互作用を含むカイラルGross-Neveu模型に対する平均場アプローチを用いた。結果として、ゼロ質量のウィルソン・フェルミオンからなる有限密度媒質において近藤効果が実現可能であることを示し、それに伴う近藤凝縮と軽いフェルミオン対の凝縮(スカラー凝縮)との共存相が存在可能であることを示した。このとき、スカラー凝縮が消える臨界的な化学ポテンシャルの値は近藤効果によってシフトする。さらに、負質量を持つウィルソン・フェルミオンにおいては、パリティ対称性が自発的に破れた相(Aoki phase)が生じることが知られているが、Aoki phaseが生じるパラメータ領域近傍で近藤効果も増幅されることを示した。本研究の発見は、ディラック半金属,トポロジカル絶縁体などの物質や、将来的な格子シミュレーションにおける不純物の役割を明らかにするために役立つことが期待される。
Kim, Y.*; Liu, Y.-R.*; 岡 眞; 鈴木 渓
Physical Review D, 104(5), p.054012_1 - 054012_18, 2021/09
被引用回数：12 パーセンタイル：74.69(Astronomy & Astrophysics)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。
岩崎 幸生*; 岡 眞; 鈴木 渓
European Physical Journal A, 57(7), p.222_1 - 222_14, 2021/07
被引用回数：17 パーセンタイル：70.63(Physics, Nuclear)クォーコニウムとは、チャームクォークやボトムクォークのような「重い」クォークとその反クォークから構成される中間子であり、水素原子やポジトロニウムなどの原子物理との類似点を持ちつつも、量子色力学(QCD)由来の性質も併せ持つ興味深い系である。ハドロン物理における典型的なスケールに匹敵する強磁場は、相対論的重イオン衝突実験や強磁場中性子星(マグネター)と関連して注目を集めている。本論文は、強磁場中のクォーコニウムの性質についてまとめたレビュー論文である。磁場中のクォーコニウムにおける特徴的な物理現象として、(1)異なるスピン固有状態間の混合効果、(2)クォーク自由度に対するランダウ準位とハドロン波動関数の変形現象、(3)クォーク・反クォーク間ポテンシャルの修正、(4)運動的シュタルク効果について解説を行う。また、磁場中のクォーコニウムを記述するための理論手法のまとめとして、(1)構成子クォーク模型、(2)有効ラグランジアンによる手法、(3)QCD和則、(4)ホログラフィックQCDについて解説する。さらに、有限温度,有限密度,有限渦度などの磁場以外の外場効果による影響についても述べる。付録において磁場中のクォーコニウムの典型的な質量スペクトルや波動関数を例示する。
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。
Rohrhofer, C.*; 青木 保道*; Cossu, G.*; 深谷 英則*; Gattringer, C.*; Glozman, L. Ya.*; 橋本 省二*; Lang, C. B.*; 鈴木 渓
Proceedings of Science (Internet), 363, p.227_1 - 227_7, 2020/08
量子色力学(QCD)の高温領域における性質は、カイラル対称性に関するクロスオーバー温度近傍において劇的に変化し、これまでに
感受率,トポロジカル感受率,メソンスペクトルなどの物理量が調べられてきた。加えて、そのような高温領域における(核子などの)バリオンスペクトルの性質は、そのパリティ二重項構造に関連して注目されてきた。本研究では、格子QCDの数値シミュレーションによって、バリオンスペクトルにおけるカイラル対称性や対称性について調べる。ここでは、2フレーバーの動的なドメインウォール・フェルミオンを含むゲージ配位を用いて、臨界温度以上の高温相における体積依存性やクォーク質量依存性を検証する。さらに、高温相の相関関数においてemergentに現れる
対称性や
対称性について議論を行う。
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。
20日,東海研究所,東海村丸山 敏毅; 千葉 敏
JAERI-Conf 2003-009, 233 Pages, 2003/08
JAERI-Conf-2003-009.pdf:15.94MB
第5回「極限条件におけるハドロン科学」研究会は、先端基礎研究センター第258回基礎科学セミナーとして、極限ハドロン科学研究グループの主催で2003年3月18日から20日にかけて、東海研究所にて開催された。高密度核物質やハドロン構造,ハイパー核,中性子星,超新星爆発,元素合成,重イオン反応,クォーク物質,QCDなど多岐にわたるトピックスについて33件の研究発表と討論が約50名の参加者によって行われた。また、今回は極限ハドロン科学研究グループの総括と、次期の多体ハドロン系理論研究グループに向けての展望をも目的として行われた。本レポートはその報告書である。
千葉 敏; 丸山 敏毅
JAERI-Conf 2002-011, 231 Pages, 2002/09
JAERI-Conf-2002-011.pdf:17.42MB
第4回「極限条件におけるハドロン科学」研究会は、先端基礎研究センター第235回基礎科学セミナーとして極限ハドロン科学研究グループの主催で2002年3月4日から6日にかけて東海研究所にて開催された。核子,ハドロンやクォークからなる多体系の極限条件における性質を理解するうえで重要な核物質,ハイパー核,高エネルギー核反応,量子色力学,中性子星,超新星爆発,元素合成や関連する有限核等のトピックスについて32件の発表が行われた。参加者総数は約50名で、盛況のうちに全日程を終えた。本レポートはその報告集である。
福島 昌宏; 菅沼 秀夫*; 千葉 敏
Progress of Theoretical Physics, 107(6), p.1147 - 1161, 2002/06
被引用回数：1 パーセンタイル：13.39(Physics, Multidisciplinary)量子色力学(QCD)はハドロン物理学の標準理論として確立している。そこで、本論文は、格子ゲージ場の理論の手法を用いて、QCDの非摂動論的性質を担うインスタントン解の性質を議論している。インスタントンはグルーオン場の非線形方程式のソリトン的な古典解であり、4次元時空間内での回転対称性を有することが知られている。本論文は、これに対して量子的揺らぎを内在している実際の非摂動論的QCD真空中においては、このインスタントン解が変形することを示し、また、この対称性の破れによりQCDモノポールを誘発されるということを指摘した。本論文は、このようにQCDの位相幾何学的なソリトン解の変形に着目することで、これまで南部博士等によって指摘されていたモノポールの凝縮によるクォークの閉じ込め機構に対して新たな解釈を与えている。
福島 昌宏; Ilgenfriz, E. -M.*; 土岐 博*
Physical Review D, 64(3), p.034503_1 - 034503_9, 2001/08
被引用回数：7 パーセンタイル：39.32(Astronomy & Astrophysics)ハドロンの諸性質理解するうえで、それらを特徴付けているクォーク閉じ込めやクォーク質量生成機構の解明は必要不可欠であり、特に強い相互作用の標準理論である量子色力学の立場から、これらを理解することは最も重要な研究対象となっている。発表者は、クォーク間に媒介して強い相互作用の担い手であるグルーオンの性質を、量子色力学の位相幾何学的観点から明らかにした。この研究の背景として、南部陽一郎や't Hooft等による、超電導体とのアナロジーに着目した閉じ込め問題の解明が挙げられる。量子色力学における非摂動論的真空では、グルーオンの色磁気的成分が不安定になり、その凝縮によるマイスナー効果が、上の問題を解く鍵になっている。そこで、本論文では、この磁気的成分の凝縮がグルーオンのソリトン解に起因していることを示した。
千葉 敏
JAERI-Conf 2000-011, 148 Pages, 2000/08
JAERI-Conf-2000-011.pdf:9.22MB
第2回「極限条件におけるハドロン科学」研究会は、先端基礎研究センター第179回基礎科学セミナーとして極限ハドロン科学研究グループの主催で、2000年1月24日~26日にかけて、東海研究所先端基礎研究交流棟において行われた。核子、ハドロン及びクォークから成る多体系の極限条件におけるさまざまな様相を理解するうえで重要な核物質、高エネルギー核反応、中性子星、量子色力学及び超新星爆発・元素合成等のトピックスについての27件の発表が行われた。参加総数は約50名で、盛況のうちに全日程を終えた。本レポートはその報告集である。
岡 眞
no journal, ,
最近実験的に発見されたマルチクォークハドロンの構造やダイナミクスで重要な働きをする成分としてダイクォークがある。ハドロンのカイラル対称性にもとづいてダイクォークの有効理論を構築し、そのダイナミクスを格子QCDなどの助けにより普遍的に決めることにより、マルチクォーク状態の構造を統一的に理解する試みについて講演を行った。スカラー・擬スカラーダイクォークをまず取り上げて、具体的にカイラル表現を当てはめて、カイラル有効ラグランジアンを書き下した。その結果、2種類の質量項が与えられ、カイラル対称性の破れに起因する質量とそれ以外の部分に分けることができた。格子QCDのダイクォークスペクトルを用いると、この両者を独立に決定できることを示した。有効ラグランジアンにさらにベクトルダイクォークも加えることで更に新しいカイラル有効理論が生まれることを示した。
