文部科学省 科学研究費補助金 新学術領域研究:多彩なフレーバーで探る新しいハドロン存在形態の包括的研究

理論研究

計画研究 E01:多彩なフレーバーがもたらすクォークハドロン物質の新形態に関する理論研究

量子色力学とハドロン物理

強い相互作用をするハドロン(核子や中間子)は、標準理論の量子色力学(QCD)に支配されています。しかしながら基本粒子であるクォークとグルーオンはハドロンに閉じ込められ、QCDに基づいたハドロン生成機構の全容を定量的に理解するに至っていません。その際、質量が生成されカイラル対称性が自発的に破れると予想され、物質形成の根幹に関わる疑問が未解決の問題として残されています。

新種のハドロン

こうしたなか、2002年から2003年にかけて新種のハドロンの観測/発見が報告されました。SPring-8/LEPSによるペンタクォークの候補であるΘ粒子、KEK/Belleにおけるテトラクォークと考えられるX(3872)です。これらが引金となり、今日「エキゾチックハドロン」とよばれる新粒子に関する話題が注目を集めています。その後BelleからはX, Y, Zと命名される新粒子の発見が相次いでいます。これらの性質を解明することで、クォークからハドロンの形成機構に関する理解が進むと期待されています。

質量生成

さらに、2007年にはKEKのハドロン実験により原子核中で中間子の質量が軽くなることを示唆する事象が観測されました。このことは我々の物質の起源がQCDの相互作用によって動的に生成されたことを検証するものであり、南部博士によって提唱された動的な質量生成機構を初めて確認するものです。

研究目的

今後LEPS2, J-PARC, KEKB で行われるハドロン実験により、膨大なデータの取得が予想されます。そこで、データと第一原理であるQCD に基づいて、ハドロンの新しい存在形態と質量生成の動的機構を解明する理論的な手法を確立・説明し、物質の成り立ちに関わる基本的な問題解決に結びつけます。本理論研究の特徴としては、素粒子・原子核の研究者の連携のもと、既知の現象を説明するとともに新しい現象を予言し、実験研究と有機的に発展するような理論研究を展開します。

研究の手法

クォーク模型、カイラル有効理論、格子QCD、ゲージ/重力対応理論、摂動QCD、反応理論、その他ハドロン物理解明に結びつく手法

研究活動

若手研究者の積極的な登用
国際共同研究の実施
国際研究集会、若手育成を目的としたスクールの企画・開催

研究の進捗状況と成果

平成21年度
平成22年度
平成23年度
平成24年度
平成25年度

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