Mass production of multi-loop Feynman integrals using sector decompsition

• Project/Area Number: 25K07331
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 石川 正 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 共通基盤研究施設, 研究員 (90184481)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 湯浅 富久子 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, その他部局等, 名誉教授 (00203943) ; 台坂 博 一橋大学, 大学院経営管理研究科, 教授 (80399295)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2027: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2026: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2025: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
• Keywords: マルチループファインマン積分 / 精密数値計算 / 素粒子物理学 / 計算物理

Outline of Research at the Start

ILC、FCC-ee 等の将来の高エネルギー物理実験では、0.1%の理論精度が要求されている。このために、高次補正計算に現れるマルチループのファインマン積分が必要になるが、電弱相互作用の高次補正計算で必要な積分には様々な内線の質量／外線運動量が出現するため現状では解析的に求めることは困難である。セクタ分解法を用いて多様なトポロジーを持つファインマングラフの積分を高速に精度よく数値計算する方法を開発し、GPU 等を使って大量に計算できるようにする。量産計算が可能になれば、高エネルギー物理学実験での物理解析等に必要な理論予測値を与えることができるようになる。