D中間子崩壊過程を用いた 軽いスカラー中間子の組成の研究 名古屋大学　H研　D1星野紘憲 2019/2/24 ３者夏の学校＠木島平

流れ １．トーク ２．質問 ３．飲む！ 2019/2/24 ３者夏の学校＠木島平

目次 １．準備 ・・・ハドロン？ 場の量子論？ ２．イントロダクション ・・・エキゾチックハドロン？ ３．研究について 　　・・・ハドロン？　場の量子論？ ２．イントロダクション 　　・・・エキゾチックハドロン？ ３．研究について 　　・・・軽い中間子の混合？ (極限) ４．まとめと課題 2019/2/24 ３者夏の学校＠木島平

１．準備 １－１．ハドロンって何？ １－２．場の量子論？ 2019/2/24 ３者夏の学校＠木島平

１－１．ハドロンって何？ ハドロン ･･･ 色荷をもつクォーク の“白い束縛状態” ｑ ｑ ｑ ｑ ｑ ※観測される粒子は、みな“白い”！！（クォークの閉じ込め） 中間子（π中間子、σ中間子、f0中間子・･･） バリオン（陽子、中性子、･･･） ｑ ｑ ｑ ｑ 反クォークをｑバーと言う事にします ｑ 2019/2/24 ３者夏の学校＠木島平

１－２．場の量子論？ L 場の量子論 ：粒子・反粒子の生成消滅演算子による記述 反粒子が存在する → 粒子と反粒子が対消滅、対生成 ラグランジアン(密度) ハイゼンベルグ方程式 （＆運動方程式） 対称性 現象において保存される量子数 Ｑバーは反粒子。　粒子数は一定じゃなくなる。　量子力学を第二量子化した場の理論を用いる。　要は、粒子と反粒子の生成消滅演算子で書いた記述法を用いる、ということ。 ex.）時間発展不変性 　ex.）エネルギー 2019/2/24 ３者夏の学校＠木島平

２．イントロダクション ２－１．エキゾチックハドロン？ ２－２．発見されたエキゾチック(候補)！ ２－３．軽いスカラー中間子！ 2019/2/24 ３者夏の学校＠木島平

２－１．エキゾチックハドロン？ エキゾチックハドロンは原理的に存在しうる！ ｑ ｑ ｑ ｑ ｑ ｑ ｑ ｑ ｑ “ふつう”のハドロン　　　　　　 以外にも ｑ “白”になる組み合わせはたくさん！ エキゾチックハドロンは原理的に存在しうる！ エキゾチック中間子 エキゾチックバリオン ｑ ｑ ｑ ｑ ｑ ｑ ｑ ｑ ｑ 2019/2/24 ３者夏の学校＠木島平

２－２．発見されたエキゾチック（候補） ！ Θ+(1530) 2003年 SPring-8(LEPS) Z(4430) 2007年 Belle X(3872) 2003年 Belle その他に見つかっている粒子： Y（4260）、X（3940）、Y（3940）… 2019/2/24 ３者夏の学校＠木島平

２－３．軽いスカラー中間子！ ｑｑ,ｑｑｑｑから構成 スピン J=０, パリティ固有値 P＝＋１ 軽いクォーク（u,d,s)のみを含む 質量(MeV) 軽いスカラー中間子たち スピン J=０, パリティ固有値 P＝＋１ 軽いクォーク（u,d,s)のみを含む “中間子＝ｑｑ”だとすると 質量がうまく説明できない･･･ Ｊ　＝０ Ｐ　　 ＋ 2019/2/24 ３者夏の学校＠木島平

２－３．軽いスカラー中間子！ “中間子＝ｑｑとｑｑｑｑの混合状態” だとすると質量がうまく説明できる！ 混合状態！ 質量(MeV) 軽いスカラー中間子たち “中間子＝ｑｑとｑｑｑｑの混合状態” 　だとすると質量がうまく説明できる！ P.R.D 72, 34001 (2005)　Amir H. Fariborz et,al 混合状態！ Ｊ　＝０ Ｐ　　 ＋ 2019/2/24 ３者夏の学校＠木島平

３．軽い中間子の混合 ３－１． U(1)A対称性（ｑ＋ｑの個数のようなものの保存） ３－２．有効ラグランジアン(線形シグマ模型) ３－３．D1中間子の崩壊率の変化 2019/2/24 ３者夏の学校＠木島平

３－１． U(1)A対称性 (ｑ＋ｑの個数のようなものの保存） ｑ＋ｑの個数とは？ 　(U(1)Aチャージ) ＋2 －４ ｑ ｑｑ ｑ＋ｑの個数のようなものが保存する過程 ←→ U(1)A対称性 のようなもの、というのは「符号」がついているという意味。　実は、クォークには右巻きスピンと左巻きスピンがあるので、その組み合わせの関係で、この符号が出てきます。　これをＵ（１）Ａチャージと呼ぶわけです。 ＋１ ？ ＋2 軽いスカラーメソン ＋2 軽いスカラーメソン －１ 2019/2/24 ３者夏の学校＠木島平

３－２．有効ラグランジアン (線形シグマ模型) U(1)A対称性（＆カイラル対称性＆重いクォーク対称性） ↓ 有効ラグラジアンを構成 しました！： ：２クォーク中間子場 スカラー場 軸性ベクター場 ：４クォーク中間子場 ベクター場 擬スカラー場 2019/2/24 ３者夏の学校＠木島平

３－３．D1中間子の崩壊率の変化： ｑｑスカラーがσ (560)の場合 π D１ D ｑｑ ππの不変質量 2019/2/24 ３者夏の学校＠木島平

３－４．D1中間子の崩壊率の変化： ｑｑスカラーがｆ0(1370)の場合 π D１ D ｑｑ ππの不変質量 2019/2/24 ３者夏の学校＠木島平

３－３．D1中間子の崩壊率の変化 ｑｑスカラーがσ(560)の場合と、ｆ0（1370）の場合の比較： ππの不変質量 2019/2/24 ２クォークスカラーが　　　　　　　の場合 ２クォークスカラーが　　　　　　の場合 ππの不変質量 2019/2/24 ３者夏の学校＠木島平

４．まとめと課題 2019/2/24 ３者夏の学校＠木島平

４．まとめと課題 まとめ： 対称性（SU（３）R× SU（３）Lカイラル対称性、U（１）A対称性、ヘビークォーク対称性）から有効ラグランジアンを構成した 　・・・重い中間子(D)と軽い中間子の相互作用パートの構成 D１中間子の強い相互作用による崩壊を調べた 　・・・軽いスカラー中間子の組成の違い(ｑｑ、ｑｑｑｑ)は、 　　　実験から分かりにくい？（絶対値の決定が必要） 今後の課題： ・崩壊率の絶対値の決定（エラーを含めた解析） ・混合の変化による物理量（崩壊率など）の変化を調べる ・有効ラグラジアンによる弱い相互作用の解析 2019/2/24 ３者夏の学校＠木島平

おしまい！ 続きはWebで！ 続きは飲みで！ 2019/2/24 ３者夏の学校＠木島平

A－１．軽いスカラー中間子の謎（１）！ 中間子＝ｑｑとすると ↓ 一番軽いスカラーは どういう構造？？ 答え(？)： 軌道角運動量＝１ 　　↓ Ｊ　＝０ ，１ ，２ Ｐ　　 ＋ ＋ ＋ 　　 ↓ 一番軽いスカラーは どういう構造？？ 答え(？)： MIT Bag Modelで ｑｑｑｑを600～1000MeV に配置させることが可能 R. Jaffe, Phys. Rev. D 15 (1977) 267 2019/2/24 ３者夏の学校＠木島平

A－２．軽いスカラー中間子の謎（２）！ 中間子＝ｑｑとすると 答え(？)： 中間子＝ｑｑｑｑならば ｓの個数を数えると 質量(MeV) 軽いスカラー中間子たち ｓの個数を数えると 　 　ｍ(a0) < ｍ(f0) → ？？ 答え(？)： 中間子＝ｑｑｑｑならば 　ｍ(a0) ＝ ｍ(f0) → 良さそう 2019/2/24 ３者夏の学校＠木島平

ｕｕやｄｄからできる中間子を並べると･･･ B-1．軽いスカラー中間子の謎！ スピン０,パリティ固有値＝＋１ 軽いクォーク（u,d,s)のみを含む 軽いスカラー中間子の質量はｑｑ描像と合わない！ ｕｕやｄｄからできる中間子を並べると･･･ もしも“中間子＝ｑｑ”として･･･ ほぼ同じ(OK) ほぼ同じ(OK) 質量 (MeV) 離れてる！ ほぼ同じ(OK) スカラー以外 スカラー中間子 2019/2/24 ３者夏の学校＠木島平

B-2．軽いスカラー中間子の謎！ ｑｑｑｑを仲間に入れると解決します！！ ほぼ同じ(OK)！ ほぼ同じ(OK) ほぼ同じ(OK) 質量 J P (I)： ｑｑｑｑを仲間に入れると解決します！！ ほぼ同じ(OK) ほぼ同じ(OK) 質量 (MeV) ほぼ同じ(OK)！ ほぼ同じ(OK) スカラー以外 スカラー中間子 2019/2/24 ３者夏の学校＠木島平