| Project/Area Number |
20K03960
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | International University of Health and Welfare |
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Principal Investigator |
野村 大輔 国際医療福祉大学, 保健医療学部, 准教授 (40583555)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | ミューオン / 異常磁気能率 / 素粒子の標準模型 / 素粒子標準模型 / 標準模型を超える新物理 |
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| Outline of Research at the Start |
ミューオンの異常磁気能率に対する理論値（素粒子標準模型からの予言値）と実験値との間には 3.7 標準偏差の不一致があることが知られている。この 3.7 標準偏差という値が本当に信頼に足る値なのかどうかを判定するため、理論値のうち最も不定性の大きな寄与であるハドロン真空偏極項の信頼性および予言精度を改善することを主目的とする。また理論値と実験値とのずれが何を意味するのかを探るため、密接に関連すると思われる類似の素過程に同様のシグナルが現れる可能性がないか調べる。これらの努力によってミューオン異常磁気能率に現れた標準模型の綻びを突破口として標準模型を超える新物理を探る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
この研究課題が始まった 2020 年４月の時点で、ミューオンの異常磁気能率 (muon g-2) に対する理論値(素粒子標準模型からの予言値)と実験値との間には 3.7 シグマの不一致があることが知られていた。もしこの不一致が理論計算や実験の間違いではなく正しい数字であれば、標準模型を超える新物理の存在を示唆している可能性がある。この 3.7 シグマという数字が本当に信頼に足る数字なのかどうかを判定するには、muon g-2 に対する理論値をより詳しく調べることによって理論値の信頼性を上げることが必要である。この研究では muon g-2 に対する標準模型の予言値の信頼性および精度を改善することを主目的とする。
2023 年度も前年度に引き続き、数値計算の信頼性を高めるため、muon g-2 へのハドロンの寄与を計算するプログラムの改良を進める予定であったが、我々の解析のインプットデータとして重要な pion form factor について従来の実験結果とは大きく食い違う想定外の実験結果が CMD-3 実験から2023年２月に発表された(arXiv:2302.08834)。もし CMD-3 実験の結果が正しければ我々の解析方法についても軌道修正の必要に迫られるため、数値計算プログラムの改良は一旦中断して海外の研究会に出たりオンラインでの研究会に参加したりして主に CMD-3 実験に関する情報収集を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
2023 年度も教育や学生対応、大学運営業務などに多忙だったため十分な時間を研究に割けなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年4月7日(現地時間)、米国フェルミ研究所 (Fermilab) E989 実験から新しい muon g-2 実験の結果が発表された。彼らの発表によると、 muon g-2 の新しい実験値は従来の実験値 (米国ブルックヘブン国立研究所 (BNL) E821 実験での測定結果) と誤差の範囲内で一致する。BNL 実験での結果と合わせると、muon g-2 の実験値は標準模型の予言値から 4.2 シグマ離れている。Fermilab 実験の結果によって標準模型を超える物理が存在する可能性はさらに高まった。
しかし、最近、格子 QCD を用いて実験値とよりよく合う理論値を得たと主張するグループ (BMW collaboration) が現れた。彼らの値は BNL や Fermilab での実験値と近く、もしこれが本当なら muon g-2 にアノマリーは存在しないことになる。その後、BMW グループの結論を裏付けるような格子 QCD 計算の結果が他の複数のグループからも発表された。
また、2023 年２月に CMD-3 実験から pion form factor の新しい実験結果が発表されたが、それは従来の実験結果と大きな食い違いのあるものだった。もし CMD-3 実験のデータが正しければ従来の実験データは見直しを迫られることになる。
これらの状況を踏まえ、2024 年度は、まず、共同研究をする予定の研究者らとともに今後の解析方針について議論した上で、引き続き muon g-2 へのハドロンの寄与を計算するプログラムとそれを計算するのに不可欠な QED running coupling へのハドロンの寄与を計算するプログラムの改良を進め、論文の発表に繋げたい。
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