スパコンと数理によるダイバリオン研究の幕開け

理化学研究所
京都大学
大阪大学
2018年5月24日

理化学研究所（理研）仁科加速器科学研究センター量子ハドロン物理学研究室の権業慎也基礎科学特別研究員、土井琢身専任研究員、数理創造プログラムの初田哲男プログラムディレクター、京都大学基礎物理学研究所の佐々木健志特任助教、青木慎也教授、大阪大学核物理研究センターの石井理修准教授らの共同研究グループ「HAL QCD Collaboration ^[1] 」は、スーパーコンピュータ「京」を用いることで、新粒子「ダイオメガ（ΩΩ）」の存在を理論的に予言しました。本研究成果は、素粒子のクォーク ^[2] がどのように組み合わさって物質ができているのかという、現代物理学の根源的問題の解明につながると期待できます。

　クォークには、アップ、ダウン、ストレンジ、チャーム、ボトム、トップの 6種類があることが、小林誠博士と益川敏英博士（2008 年ノーベル物理学賞受賞）により明らかにされました。陽子や中性子はアップクォークとダウンクォークが 3 個組み合わさって構成されており、3 個のストレンジクォークからなるオメガ（Ω）粒子も実験で観測されています。3 個のクォークからなる粒子（バリオン ^[3] ）は、これまで多数見つかっていますが、6 個のクォークからなる粒子（ダイバリオン ^[4] ）は、1930 年代に発見された重陽子（陽子 1 個と中性子 1 個）以外には見つかっていません。今回、共同研究グループは、2 個のΩ粒子の間に働く力を「京」を用いて明らかにし、ダイオメガ（ΩΩ）の存在を予言しました。これは、6 個のストレンジクォークだけからなる最も奇妙なダイバリオンであり、重陽子の発見以来、約 1 世紀ぶりとなる実験的発見が期待できます。本研究は、米国の科学雑誌『Physical Review Letters』に掲載されるのに先立ち、オンライン版（5 月 23 日付け：日本時間 5 月 24 日）に掲載される予定です。

本研究は、文部科学省 HPCI 戦略プログラム分野 5「物質と宇宙の起源と構造」、文部科学省 ポスト「京」重点課題 9「宇宙の基本法則と進化の解明」および計算基礎科学連携拠点（JICFuS）による支援を受けて行われました。また、本研究は、理化学研究所のスーパーコンピュータ「京」と「HOKUSAI」、筑波大学の「HA-PACS」を利用して得られた成果です。

くわしくは理化学研究所のプレスリリースをご覧ください。
http://www.riken.jp/pr/press/2018/20180524_1/

掲載論文

論文誌名：

Physical Review Letters

論文タイトル：

Most Strange Dibaryon from Lattice QCD

著者：

Shinya Gongyo, Kenji Sasaki, Sinya Aoki, Takumi Doi, Tetsuo Hatsuda, Yoichi Ikeda, Takashi Inoue, Takumi Iritani, Noriyoshi Ishii,Takaya Miyamoto, Hidekatsu Nemura

DOI番号：

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.212001

用語解説

[1]HAL QCD Collaboration
理研、京都大学、大阪大学、日本大学の研究者による共同研究グループ。Hadrons to Atomic nuclei from Lattice QCD Collaboration の略称。QCD は quantum chromodynamicsの略で量子色力学、Lattice QCD は格子量子色力学を指す。
[2]クォーク
物質を構成する最も基本的な素粒子で、6 種類のフレーバー（軽い方からアップ、ダウン、ストレンジ、チャーム、ボトム、トップ）と 3 種類のカラー（赤、青、緑）を持つ。
[3]バリオン
3 個のクォークが結合してできる粒子。陽子や中性子のほかに、ラムダ（Λ）粒子やデルタ（Δ）粒子、そして本研究で取り扱ったオメガ（Ω）粒子などがある。
[4]ダイバリオン
2 個のバリオン（クォーク 6 個）から構成される粒子。これまで確定しているものは陽子１個中性子１個からなる重陽子のみで、理論的には、H ダイバリオンなどさまざまなダイバリオンが予言されている。