格子QCDによる K中間子崩壊の直接的CP非保存パラメータの決定

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H03650
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 石塚 成人 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (70251030)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宇川 彰 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究機構, 副機構長 (10143538) ; 吉江 友照 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (40183991)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 直接的CP非保存パラメータ / 格子QCD / 素粒子標準模型

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、K中間子が二つのπ中間子に崩壊する過程の崩壊振幅を格子QCDにより計算し、中性K中間系の直接的CP非保存パラメータを素粒子標準模型から求めることにある。本研究の結果と実験値を比較することにより、標準模型におけるCP非保存現象をより深く理解出来ると期待出来る。これまで、非物理的崩壊過程である終状態のπ中間子の運動量がゼロの場合にのみ精密計算がなされていた。物理的崩壊過程である運動量がゼロでない場会の計算は、統計誤差が非常に大きい計算しかなかった。このような背景のもと、本研究では物理的崩壊過程での高統計計算を行い、信頼性の高いCP非保存パラメータの値を求めることをめざす。
本研究では、物理的崩壊過程を格子上で実現させる為に、π中間子質量 250MeV、K中間子質量 560MeV、格子サイズ 4.5fm の元で研究を行う。研究はおおよそ以下の順番で行う。(1)ゲージ配位生成、(2)崩壊振幅の計算方法の確立と試験計算、(3)崩壊振幅の本格的な計算、(4)CP非保存パラメータの評価。
平成27年度は、(1)のゲージ配位生成の一部分を行い、その生成された配位を使い (2)の計算方法の確立と試験計算を行った。計算では、弱演算子の部分のクォークループの計算に、ゼロ運動量の場合の計算に有効であったホッピングパラメータ展開法と、不完全収束法を用いた。また、有限運動量を持つK中間子とπ中間子の演算子として、有限運動量ウォール演算子を採用した。試験計算より、これらの方法が有効であることが確かめられ、計算方法が確立できた。崩壊振幅の統計ゆらぎは、ゼロ運動量の場合に比べ大きくなるものの、統計数が２千程度で、十分な精度で物理量が求められことが分かった。この成果を元に来年度は、(3)の崩壊振幅の本格計算を開始する。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

期待していたとおりの計算機リソースを獲得できたことと、考えていた計算方法が予想通り有効な方法であったため。

Strategy for Future Research Activity

平成28年度は、平成27年度に行った研究を元にK中間子崩壊振幅の本格計算を開始する。ゲージ配位では２千個の配位を生成する。崩壊振幅は全体の約2/3(配位数 1500) のもとでの計算を行い、残りは平成29年度に行う。計算機は理研計算科学研究機構の「京」を用いて行う。平成28年度の最後にCP非保存パラメータの暫定的な値を評価し、統計揺らぎを詳細に調べ、十分な精度で求められるか評価する。もし不十分であれば平成29年度にゲージ配位を更に生成し、統計を上げるつもりである。