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。
図 スーパーコンピュータ「京」（左）とダイオメガ（ΩΩ）のイメージ図（右）
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。
関連リンク
- 月刊JICFuS：H ダイバリオンは存在するのか (2018/3/9公開)
