Study of computation system for 2-loop radiative correction

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 15H03668
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Particle/Nuclear/Cosmic ray/Astro physics
• Research Institution: High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: ISHIKAWA Tadashi 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 計算科学センター, 准教授 (90184481)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 潔 工学院大学, 教育推進機構(公私立大学の部局等), 教授 (50152707) ; 安井 良彰 東京経営短期大学, その他部局等, 准教授 (50389839) ; 台坂 博 一橋大学, 大学院経営管理研究科, 教授 (80399295)
• Research Collaborator: NAKAZAWA nobuya ; YUASA fukuko ; NAKASATO naohito
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 素粒子論 / 輻射補正 / ファインマン積分 / 多倍長計算 / 高性能計算

Outline of Final Research Achievements

Numerical calculation of two-loop electroweak corrections to the muon anomalous magneticmoment (g － 2) is done based on on shell renormalization scheme and free quark model. Total 1780 two-loop diagrams and 70 one-loop diagrams composed of counterterms are calculated to get the renormalized quantity. As for the numerical calculation, we adopt the trapezoidal rule with double exponential method. Linear extrapolation method (LE) is introduced to regularize UV- and IR-divergences and to get finite values. Our numerical result is in agreement with the previous works given in Particle Data Group within errors.
we develop an accelerator system with Field Programmable Gate Array boards on which processing elements with dedicated logic for quadruple/hexuple/octuple precision arithmetic operations are implemented. In addition, wealso develop a programming interface designed for easy use of the system.

Free Research Field

素粒子計算物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

素粒子物理学では実験の精密化により、理論予想も高次の補正まで含む必要がある。2ループの電弱相互作用に関しては、これまでは、近似による計算がなされてきたが、完全に計算するシステムは存在しない。ミュオン異常磁気能率は崩壊プロセスであるが、これを拡張して散乱過程まで計算する必要がある。
ミュオン異常磁気能率の２ループ電弱相互補正をON SHELL繰り込みで行ったは初めてであった。