自動計算による電子・陽子衝突実験のための物理シミュレーション

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11206203
• Research Institution: The High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 栗原 良将 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助手 (50195559)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 潔 工学院大学, 工学部, 教授 (50152707) ; 石川 正 高エネルギー加速器研究機構, 計算科学センター, 助教授 (90184481) ; 藤本 順平 高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助手 (90202291) ; 近 匡 成蹊大学, 工学部, 助教授 (90215442)
• Keywords: イベント・ジェネレーター / QCD / 高次補正 / 電子・陽子衝突 / 陽子・(反)陽子衝突 / パートシャワー / 自動計算 / ファインマン振幅

Research Abstract

本グループにより開発されている、GRACEと呼ばれるファインマン振幅の自動生成プログラムを改良し、QCD(強い相互作用を記述する場の量子力学的理論)の高次補正効果を取り入れたイベント・ジェネレータ(仮想事象生成プログラム)を作成するための基礎的研究を行った。
平成14年度においては、QCDの高次効果を含む計算を効率よく行うためのGRACEの改良を行った。3点相互作用までのループ補正を含んだ実効相互作用関数をGRACEに加えるとともに、QCDに特有の赤外発散を取り除き安定した数値計算を行うための「主要対数項差し引き法」を開発した。また、従来のパートンシャワー法は、確立的にシャワーを起こしその結果として、事象の重心系のエネルギーが決定されるという構造になっているため、物理事象の性質によっては、生成効率が非常に低くなるという欠点を持っていた。この欠点を改善し、事象のエネルギー割合をコントロールできる方法(x-deterministic parton shower)を開発した。これにより、効率よくまた理論的整合性を保ったイベント・ジェネレータを構成する方法を開発した。この方法をDrell-Yan過程と呼ばれる基本的な散乱過程に応用したプログラムを開発し、その有効性を実証した。
さらに、4体b-クォーク生成反応のジェネレーターであるGR@PPA_4bを作成し論文を発表すると共に、プログラムを公開した。これは、陽子・(反)陽子衝突によって発生する4体b-クォーク生成反応について、すべての可能な始状態の組み合わせを網羅し、PYTHIA等のハドロン生成プログラムとのインターフェイスを持つプログラムである。この散乱過程はヒッグス粒子探索の主要なバックグランドとなるため、大変に重要なものであり、現在Tevatron実験におけるCDFグループ等によって使われている。

Research Products

• [Publications] Y.Kurihara et al.: "QCD event generators with next-to-leading order matrix-elements and Parton showers"Nuclear Physics B. 654. 301-309 (2003)
• [Publications] S.Tsuno et al.: "GR@PPA_4b : A four bottom quark production event generator for PP/PP collisions"Computer Physics Communications. 151. 216-240 (2003)