阳子や中性子はクォークという素粒子3つで构成された复合粒子ですが、その质量はそれぞれのクォーク质量を足したものと比べて百倍も重いことがわかっています。この大きな差は、クォークの间に働く大きな力によって生じます。これら复合粒子の质量はモンテカルロ法という计算手法で调べられ、加速器実験とよく一致する结果が得られています。この计算法は非常に良くできていますが、中性子星内部のような高密度状态には适用できないという弱点もあります。
伊藤悦子 基础物理学研究所准教授、松本祥 同特定研究員、谷崎佑弥 同助教の研究グループは、従来の手法とは異なるハミルトニアン形式という理論の表し方を用いて、複合粒子質量の新しい計算手法を開発しました。また、この手法を用いてシュウィンガー模型の解析を行い、モンテカルロ法が適用できない場合でも精度の良い結果が得られる事を示しました。この手法は量子コンピュータにも適用できます。これが実現すれば、将来、素粒子の理論から中性子星の性質を解き明かすことが可能になると期待されています。
本研究成果は、2024年9月24日に、国際学術誌「Journal of High Energy Physics」にオンライン掲載されました。
「ハミルトニアン形式の数値计算は符号问题がないという利点に动机付けされたアイデアですが、従来とは异なる视点から理论の性质を见直すという点でも有意义です。定式化を変えることで、これまで见えていなかった物理的性质を理解することができたりします。そして、そこから新しい研究のアイデアが生まれることもあります。この研究では、まさに研究分野の最前线を切り拓いているという実感を得ることができました。」（松本祥）
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【书誌情报】
Etsuko Itou, Akira Matsumoto, Yuya Tanizaki (2024). DMRG study of the theta-dependent mass spectrum in the 2-flavor Schwinger model. Journal of High Energy Physics, 2024, 155.
