2020 Fiscal Year Research-status Report
ミュー粒子の異常磁気能率におけるQCD非摂動力学の解明
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16K05317
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
早川 雅司 名古屋大学, 理学研究科, 准教授 (20270556)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ミュー粒子異常磁気能率 / QCD / 格子ゲージ理論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ミュー粒子の異常磁気能率におけるHadronic Light-by-Light scattering（HLbL）の寄与に関しては、これまで２種類の寄与（connected Feynman図から寄与、アップ・ダウン・ストレンジ・クォークの質量がすべて等しい極限でも消えないdisocnnected Feynman図からの寄与）に注力して格子QCDシミュレーションを進めてきた。これらの和の無限体積極限・連続極限をとった最初の結果をとりまとめた論文が、Editors’ Suggestion及びFeatured in PhysicsとしてPhysical Review Lettersに掲載された。
HLbLの寄与の別の方法による計算に着手した。それは（ミュー粒子＋光子）の部分を無限体積・連続理論で用意するもので、Mainzグループが以前より採用している。実際に計算を進めてみたところ、（ミュー粒子＋光子）の部分を有限格子上で得る従来の方法に比べて統計的ゆらぎが大きくなる傾向にあり、工夫を要することが分かった。
未着手であった５種類のdisconnected型Feynman図からの寄与は、すべてのクォーク質量が縮退する極限でそれぞれ消える。この中で電磁相互作用をするクォーク・ループがちょうど２個のFeynamn図からの寄与を計算したところ、それはクォーク質量が等しい極限で消えないdisconnected Feynman図から寄与とconnected型Feynman図からの寄与に比べて大変小さいことがわかった。
2020年度までに得られたHLbLの寄与の計算結果に基づき、素粒子標準模型によるミュー粒子の異常磁気能率に対する現時点でのコンセンサス値をWorkshopでの打ち合わせなどを踏まえて取りまとめて公表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ミュー粒子の異常磁気能率におけるHadronic Light-by-Light scattering（HLbL）の寄与は、connected型Feynman図から寄与と６種類のdisconnected型Feynman図からの寄与からなる。このうち５種類のdisconnected型Feynman図から寄与はそれぞれアップ・ダウン・ストレンジ・クォークの質量が縮退する極限で消える。これらの中で電磁相互作用をするクォーク・ループがちょうど２個のFeynamn図からの寄与を計算したところ、それはクォーク質量が等しい極限で消えないdisconnected Feynman図から寄与とconnected Feynman図からの寄与に比べて大変小さいことがわかった。この結果から後者２つの寄与が主要な寄与である可能性が高まったため、それらの誤差の削減を効率化する可能性の一つの試みとして、（ミュー粒子＋光子）の部分を無限体積・連続理論で得る別の計算を開始した。最終的な値に影響しない範囲内で（ミュー粒子＋光子）の部分を変更することによって統計ゆらぎを制御することができると予想しており、今後も最適化の試みを継続して行う。
ミュー粒子の異常磁気能率への電弱-ハドロンの寄与に関しては、前年度末より開始した局所current演算子を用いてダウン・クォークのループによる寄与とストレンジ・クォークのループによる寄与の差に相当する量の予備的計算を継続した。Axial-vector/vector current演算子の繰り込み因子の計算は未着手である。
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| Strategy for Future Research Activity |
ミュー粒子の異常磁気能率におけるHadronic Light-by-Light scattering（HLbL）の寄与に関しては、無限体積・連続極限で（ミュー粒子＋光子）部分を用意する方法の最適化を引き続き行い、QCDと同じ格子上で（ミュー粒子＋光子）部分を用意する従来の方法に比べ、特に統計的面で利点があるか否かについて結論を得る。２つの計算方法による結果の間の整合性の確認には無限体積・連続極限での値を比較する必要があるため、期間内の完了は目指していない。
ミュー粒子の異常磁気能率への電弱-ハドロンの寄与に関しては、axial-vector/vectorカレントとして局所演算子を用いる計算に注力する。2020年度内では未着手であった局所カレント演算子の繰り込み因子の計算を推進する。レプトン・ループの寄与とクォーク・ループの寄与との間の量子異常の相殺には、レプトンの繰り込み因子とクォークの繰り込み因子の精度が問題となり得る。この点を確認する前に比較的小さい格子による予備的計算で以下の点を期間中に調べる。第１世代もしくは第２世代の寄与のいづれかが、格子QCDシミュレーションによらない方法（現象論的方法）で得られている結果でほぼ正しいと仮定した場合に、格子QCDシミュレーションによる第２世代もしくは第１世代の寄与の結果との間に大きな差が見られるか、という問いである。２つの方法の結果の間に桁の違いのような大きな差がないことが分かれば、今後の研究は定量性を追求していけばよいことが確認できる。
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| Causes of Carryover |
前年度に開催される予定であったWorkshopが2021年度開催に変更され、その参加費するため。
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