場所:
東北大学電子光理学研究センター
日時:
2023 年 11 月 8 日 (水)、9 日 (木)
趣旨:
強い力で相互作用するハドロンは、従来、クォークと反クォークからなる中間子、3 個のクォークからなるバリオンといった、高々 3 個のクォークからなる状態と考えられてきた。しかし、最近の実験的進展により、Tcc状態、Pc 状態、ダイバリオン d* 状態等の 4 個以上のクォークからなるエキゾチックなハドロンが存在する可能性が次々と報告されている。例えば、J-PARC においても、中間子ビームを用いたダイバリオンやハドロン共鳴状態の分光実験が計画されている。また、ELPH, SPring-8においても光生成反応を用いたエキゾチックハドロンの探索が進められている。
これらエキゾチックハドロンの内部構造を解明することは、クォークの動力学である QCD の非摂動現象を対象とするハドロン物理における喫緊かつ重要な課題の一つである。非摂動 QCD を直接解くことは困難であることから、エキゾチックハドロンの正体の解明には、ハドロン実験とその理論的解析、そして格子 QCD シミュレーションの相互連携とその系統的研究展開が必須となる。
本研究会では、実験、反応・構造の理論計算、格子 QCD シミュレーションの連携研究の飛躍を目指して、実験・理論双方の参加者を募り、ハドロン分光と関連する先端的な物理トピックについて、幅広い視点から議論を行う。
なお、研究会での講演は基本的には日本語を想定していますが、ご講演者には英語でスライドをご準備していただくようにお願いいたします。
登録等締切日:
2022年にLHCb実験によってTcc(cc\bar{u}\bar{d})^+が報告された。この状態はアイソスカラーで
We analyze the mass and width of the doubly heavy tetraquark
We study the properties of the hadron-hadron potentials and quark-antiquark potentials from the viewpoint of the channel coupling[1]. It is also shown that the elimination of the different degrees of freedom induces the nonlocality and energy dependence of the effective potentials. For the obtained nonlocal potentials, we apply two methods of the local approximation proposed previously, the formal derivative expansion and the derivative expansion in the HAL QCD method, by carefully examining the energy dependence of the potential. As an application, we construct a coupled-channel model of
[1] I. Terashima and T. Hyodo, arXiv:2305.10689 [hep-ph], to appear in Phys. Rev. C.
I will summarize my works on study of the heavy hadrons, which include at least one heavy quark, using effective theories. I am planning to introduce the following three topics:
1: Study of singly heavy baryons based on an effective theory based on the chiral symmetry and heavy-quark symmetry.
2: Study of doubly heavy baryons based on an effective theory based on the super-flavor symmetry and chiral symmetry.
3: Study of heavy exotic hadrons based on the molecule model with super-flavor symmetry.
The nucleon mass includes the contribution from chiral symmetry breaking and chiral invariant mass. Parity doublet model is one of the effective chiral models that take these two contributions into consideration. For increasing baryon densities, the existence of such chiral invariant mass has large impacts on the density dependence of baryons masses as well as baryon-meson couplings. In previous work, we have analyzed models of two-flavors and studied the properties of neutron star. However, in high density region, it is necessary to analyze baryonic matter with hyperons.
The excited states of Xi(1620) has not been theoretically analyzed for a long time. However, more detailed experimental results have recently been obtained, starting with spectra obtained by the Belle experiment in 2019. In 2021, the ALICE experiment determined the Kbar lambda scattering length with femtoscopy in lead-lead collisions .
In this talk, we construct a coupled-channel meson-baryon scattering amplitude which reproduces the Kbar Lambda scattering length from ALICE experiment using the chiral unitary method, and discuss nature of the Xi(1620) that exists near the KbarLambda threshold.
ハドロンの形状因子は、ハドロンの内部構造を理解する上で決定的に重要な情報を提供する。しかし、QCDの非摂動的な性質のために、理論的解析は一般に困難である。この非摂動QCDの解析に威力を発揮する手法の一つが、ゲージ・重力対応に基づくホログラフィックQCDである。その中でも酒井杉本模型は、ハドロンの基底状態のみならず、その共鳴状態の記述をも可能とする。
本講演では、ホログラフィックQCDを用いたハドロンの種々の形状因子の解析について、最近の研究成果を発表する。基底状態だけでなく、本模型が得意とする共鳴状態に関しても形状因子の解析を行い実験データと比較する。
本発表ではMIT-bag模型を修正し近年実験的に得られた陽子内圧力を再現するモデルを作るとともに、重力形状因子の一つである D-term を計算した我々の研究について紹介する。MIT-bag模型は古くから知られている単純な模型にもかかわらずメソンやバリオンの質量などをよく再現する。一般的に形状因子から計算される圧力分布には、摂動真空から非摂動真空に入れ替わることによる不連続性がバッグ表面に存在する。これは実験データとは一致しないため問題である。それに対してバッグの集団的な動径方向の振動を考慮することによって不連続性の解消を行なった。このモデルを用いて重力形状因子を計算し得られた結果を最近の実験データと比較する。
本講演では、Λハイパー核に現れる様々な構造を紹介した上で、実験で観測可能なハイパー核生成反応の情報からハイパー核構造の情報を引き出すことの重要性やその可能性について議論したい。本研究では、ハイパー核や通常核のクラスターや変形などの様々な構造や、その動的変化を記述可能な反対称化分子動力学(AMD)を主に用いて理論研究を行っている。本講演では、AMDを用いた構造計算の結果を示しながら、Λ粒子が原子核に加わることでどのような構造が現れるのかを議論する。さらに、Λ粒子をプローブとして芯核の構造を解明する可能性についても議論する予定である。
バリオン間相互作用の詳細を理解するためには、ハイパー核の研究が重要である。古くからハイパー核の束縛エネルギーを測定することによって主に研究が進められてきた。しかし、最近の測定では、従来の理解とは異なる束縛エネルギーが示唆されており、精密に測定する必要がある。
J-PARC E07実験で照射された原子核乾板には、S=-1ではΛハイパー核が数百万、S=-2ではΞやΛΛハイパー核が千程度が記録されていると考えられている。この高統計と高精度のエネルギー測定による測定エネルギーの精度は世界最高精度に達すると期待されている。
現状の探索状況や機械学習を用いた原子核乾板内事象の検出法の詳細について議論する。
スーパーコンピュータ富岳で生成した物理的なクォーク質量を持つ格子QCDのゲージ配位を用いた、HAL QCD法によるYN/YY相互作用の計算結果について報告する。特にStrangeness=-1,-2のチャンネル、つまりNΛ-NΣ相互作用やΛΛ-NΞ相互作用について、現状の課題点と今後の展望について議論する。
We have calculated differential cross sections of K−d → π−Λp and K−d → π0Λn reactions in order to study the difference between low energy Λp and Λn interactions. We can explore low-energy nature of ΛN interactions when we focus on the differential cross sections near the ΛN mass thresholds using the final-state ΛN interaction. The calculations have been performed for in-flight kaons with momenta of 1000 MeV/c. We have suppressed the background processes by imposing an angular restriction to forward directions on outgoing pions. This restriction also serves as the spin selection rule where the spin triplet state of ΛN interaction becomes dominant. TWe have employed chiral unitary amplitude obtained from partial wave analysis up to p-wave as meson-baryon amplitudes and the effective- range expansion, taking into account the spin-flip term, as baryon-baryon amplitudes.
π中間子原子の精密分光実験により、高密度媒質としての原子核中でカイラル対称性が部分的に回復していることを示すデータを得た。本講演では、実験、データ解析から導出過程までを議論する。また、現在計画中の逆運動学を用いた分光実験についても触れる。
Using the interacting instanton liquid model (IILM), we study an anomaly-driven breaking of chiral symmetry inspired by the Nambu-Jona-Lasinio (NJL) model with anomaly term, i.e., the KMT determinant term. In the NJL model, chiral symmetry dynamically breaks when there exists a sufficiently strong four-point quark interaction. Even though the four-point interaction is weaker than its critical value, chiral symmetry can be broken with a large anomaly contribution. This is anomaly-driven breaking of chiral symmetry. To apply that to the IILM, we generalize the definition of such symmetry breaking, and then investigate how they realize in the IILM. In this talk, we introduce the generalized definition for the anomaly-driven breaking. Also, I talk about the formulation of the IILM using in this work. Finally, I discuss simulation results for the quench and the unquench cases.
Recent neutron star observations indicate that equations of state of QCD matter show soft-to-stiff evolution from nuclear to quark matter. This trend is difficult to explain in purely hadronic picture and a hybrid model of hadron-to-quark matter transition. It is important to treat hadrons as composite particles and include constraints coming from the quark substructure. I discuss how the quarks switch on the rapid evolution of stiffness. The onset density depends on quark wavefunctions in hadrons which may change in medium effects. How to handle the hyperon puzzle is also discussed.
We study the effect of the isovector-scalar meson a0(980) on the properties of nuclear matter and the neutron star (NS) matter by constructing a parity doublet model with including the a0 meson based on the chiral SU(2)L×SU(2)R symmetry. We also include the ω-ρ mixing contribution to adjust the slope parameter at the saturation. We find that, when the chiral invariant mass of nucleon m0 is smaller than about 800 MeV, the existence of a0(980) enlarges the symmetry energy by strengthening the repulsive ρ meson coupling. On the other hand, for large m0 where the Yukawa coupling of a0(980) to nucleon is small, the symmetry energy is reduced by the effect of ω-ρ mixing. We then construct the equation of state (EoS) of a neutron star matter to obtain the mass-radius relation of NS. We find that, in most choices of m0, the existence of a0(980) stiffens the EoS and makes the radius of NS larger. We then constrain the chiral invariant mass of nucleon from the observational data of NS, and find that 580 MeV≲m0≲860 MeV for L0=57.7 MeV.
2カラーQCDは有限密度においても符号問題が現れないQCD型理論の1つである。これまでに、低温度かつ高密度領域にダイクォーク凝縮が起こる超流動相の存在が第一原理計算から確認されている。本研究では、格子計算から2フレーバーの低温度・有限密度2カラーQCDのハドロンの有効質量を調べる。本発表では、パイ、ロー中間子に加え、アイソスカラーかつ(擬)スカラーのメソンおよびダイクォークの有効質量の結果について議論する。特に、ダイクォークギャップを持つ有限密度2カラーQCDに対応する線形シグマ模型の解析で提唱されている、超流動相での中間子、ダイクォーク、反ダイクォーク混合状態の出現について議論する。
The baryon interaction for the
In J-PARC, a missing-mass spectroscopic experiment for
In this talk, we will introduce the J-PARC E70 experiment, and report some preliminary results of the first commissioning run.
核子間相互作用を拡張してバリオン間相互作用として統一的に理解することを目指し、ストレンジクォーク(s)を含む原子や原子核に着目した実験的・理論的研究が展開されてきた。特にsを2つ含むΞ−(ssd)粒子と核子の相互作用は、Ξハイパー核の質量分光実験や原子核乾板実験により研究されてきた。原子核乾板で観測されたΞ−束縛事象から相互作用の手がかりが得られたが、データが限定的であるため、決定的な議論には至っていない。我々は、Ξ原子内でのΞの脱励起X線を測定することで、Ξ粒子と原子核の間の相互作用を定量的に評価する新たなアプローチを進めている。本講演では、J-PARCにおけるΞ原子X線分光実験の現状と今後の展望について紹介する。
While studying the double
Recently, the E42 experiment which has a primary goal to search for an H-dibaryon collected 300K
This talk will present the preliminary results of the J-PARC E42 experiment.
我々は、不安定状態の複合性の新しい解釈を提案し、その解釈を用いて閾値近傍の共鳴状態の内部構造を研究した。近年、エキゾチックハドロンが閾値近傍に多数発見されていることから、閾値近傍の状態の内部構造に興味がもたれている。状態の内部構造を定量的に特徴づける量である複合性を用いた研究から、閾値より下の浅い束縛状態は低エネルギー普遍性より複合的な成分が支配的であると知られている。一方で、閾値より上の共鳴状態の複合性は定義より複素数になり、内部構造の確率的解釈が容易でないという問題があった。この研究は、複素数の複合性の確率的解釈を提案し、それを用いて閾値近傍の共鳴状態の性質を明らかにすることを目的とする。
まず、有効レンジ展開を用いて閾値近傍の共鳴状態を記述し、共鳴状態の性質を低エネルギー普遍性の観点から議論する。次に、共鳴状態の不定性を考慮した内部構造の分類方法を導入し、複素数の複合性の確率的解釈方法を提案する。さらに、提案した確率的解釈方法を有効レンジ展開で記述される共鳴状態に応用し、閾値近傍の共鳴状態は、束縛状態とは異なり複合的ではないことを示す。
When an exotic hadron locates near the threshold with channel couplings, the internal structure of the exotic hadron is related to the scattering length. To incorporate the threshold effect, the Flatte amplitude has been often used to determine the scattering length. It is however known that an additional constraint is imposed on the Flatte amplitude near the threshold. In this work, we discuss the problem by using the effective field theory (EFT) for the coupled-channel scattering. We propose a new parametrization of the EFT amplitude which can reduce to the Flatte amplitude directly. And then, by using this new parametrization of the amplitude, we discuss the general property of the scattering length and the behavior of the scattering cross section near the threshold through the comparison of the EFT amplitude and the Flatte amplitude.
ハドロン間相互作用を調べるための散乱実験はこれまで行われているが、現在の技術では全てのハドロンでデータを得られるわけではない。ハドロン散乱実験が難しい系において、高エネルギー衝突実験における2粒子間相関関数が有効であることが近年注目を集めている。特にエネルギーが閾値の下にある束縛状態を持つ2粒子間相関関数については研究が盛んに行われている。本研究ではエネルギーが閾値の上にあり不安定な共鳴状態に着目し、共鳴状態を含む散乱振幅を記述するために有効レンジ展開を用いる。得られた散乱振幅から相関関数を計算し、共鳴状態が相関関数に与える影響を調べる。最後にALICE実験で得られたデータをもとに実際のハドロンへ応用し、計算の妥当性を議論する。