研究成果

新粒子「ダイオメガ」-スパコン「京」と数理で予言するクォーク6個の新世界-


2018年05月29日


     佐々木健志 基礎物理学研究所特任助教、青木慎也 同教授、権業慎也 理化学研究所基礎科学特別研究員、土井琢身 同専任研究員、初田哲男 同プログラムディレクター、石井理修 大阪大学准教授らの研究グループは、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、2018年5月24日に、米国の科学雑誌「Physical Review Letters」オンライン版に掲載されました。

    研究者からのコメント

     本研究成果により、2個のΩ粒子からなる新粒子「ダイオメガ」が現実世界に存在する可能性が明らかになりました。この予言を受けて、今後、世界各地で行われる重イオン衝突実験により、重陽子の発見以来、約1世紀ぶりとなるダイバリオンの新発見が期待できます。

     また本研究では、現実世界で、量子色力学からバリオンの間に働く力を導出することに初めて成功しました。今後は、「京」を用いて行った多種多様なバリオン間の力に関する大規模数値シミュレーション結果を発表し、6個のクォークが織りなすダイバリオンの世界を明らかにする予定です。スパコンと数理により、クォーク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。

    概要

     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)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)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。

     本研究グループは、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。

    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)

    詳しい研究内容について

    書誌情報

    【DOI】https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.212001

    【KURENAIアクセスURL】http://hdl.handle.net/2433/231256

    Shinya Gongyo, Kenji Sasaki, Sinya Aoki, Takumi Doi, Tetsuo Hatsuda, Yoichi Ikeda, Takashi Inoue, Takumi Iritani, Noriyoshi Ishii, Takaya Miyamoto, Hidekatsu Nemura (2018). Most Strange Dibaryon from Lattice QCD. Physical Review Letters, 120(21), 212001.


    新粒子「ダイオメガ」-スパコン「京」と数理で予言するクォーク6個の新世界-
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