2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K05338
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
仁尾 真紀子 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 仁科センター研究員 (80283927)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 電子 / 異常磁気能率 / 量子電磁気学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電子異常時期能率(g-2)への量子電磁気学(QED)からの寄与への計算を引き続き行った。計算のターゲットは、摂動計算10次の項、特に光子５個のみの輻射補正からなるファインマン図の集合、Set Vからの寄与である。各ファインマン図からg-2への寄与は９から１２次元の高次元積分として記述され、それを数値積分計算で評価する。2017年度は、このうち、これまでの計算結果で特に数値計算の困難な50程の積分に関して再計算をおこなった。
2015年の前回の結果報告の後、Set Vの積分389個全てにおいて数値積分パラメタの割り振りを見直し、数値積分結果の検証と精度の改良を進めてきた。測定の国際単位系SIで質量標準の改定が2018年秋に予定されており、それに向けてプランク定数やアボガドロ数、ボルツマン定数などの基本物理定数の値は光速と同じように定義化される。定数の値は現在の実験や観測での決定値と矛盾しないように2017年秋に決定された。その決定のための業績の締め切りが2017年夏に設定されており、途中結果ではあるが、私たちのSet Vの計算結果も報告し、定数値の決定のために使用された。
さらに2017年10月に理研のIntel系のスーパーコンピュタシステムがRICCからHOKUSAI-BigWaterfallに切り替えられた。これによって、2015年4月導入のFUJITSU系のシステム、HOKUSAI-GreatWaveと合わせて、使用できる計算資源が激増し、結果、数値積分のモンテカルロ抽出のサンプル数を４倍に増やすことが可能となった。これでSet Vの数値計算の精度は格段に改善した。Set V 389個の積分全ての計算結果を検証し、その他のセットも含めて摂動10次の係数として6.67 +- 0.19 を得た。これでQED電子g-2計算の不確かさはハドロンの寄与のそれとほぼ同程度となった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
HOKUSAI-BigWaterfallの導入により、予定以上に計算が進捗した。前年2016年度にはHOKUSAI-GreatWaveでのシステム異常のため計算の進捗がはかばかしくなく、結果、SIの改定の締め切りの2017年夏までにSet Vの再計算と検証を間に合わせることができなかった。締め切り後の計算資源の増加で遅れを取り戻すことはできた。国際単位系SIの改定で、一旦、プランク定数等の値が決定されるとそれは二度と変更されることがない。2018年秋以降はこれらの値自身が測定の基準になるので、決定時点での精度が将来の物理計測に影響を及ぼすことはない。しかし、現状でQEDの最高精度計算の結果が提供できなかったのは、残念である。
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| Strategy for Future Research Activity |
電子g-2、特に摂動10次の寄与は、その不確かさがほぼハドロンの寄与のそれと等しいところまで到達した。あと一押しでハドロンの寄与よりも小さくなったところで、摂動10次の大規模数値計算は停止する予定である。
その一方、ミューオンg-2への電子のループ効果を含む摂動8次の寄与は、全てが解析的な計算によって独立にチェックされてはいる。しかし、解析計算は非常に難しく、電子とミューオンの質量比を展開パラメタとして、わずかに２項程度の展開のみが知られているものも多く、この場合、数値計算と２～３桁の一致のみの確認となっている。そこで、理論値から完全に不確かさを排除するという目的で、比較的大きな数値計算誤差を含むものについて、数値計算の改良を進める。
また、電子ループを含むミューオンg-2の積分は、10次Set Vとはまた異なる数値積分の困難さがあり、その点について数値計算アルゴリズムの改良を考慮する。
2019年の前半ごろにはミューオンg-2の新しい実験結果が発表される予定で、それまでに理論値としてのQED計算の精度をできるだけ高めて準備を整える。
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| Causes of Carryover |
海外での研究集会への参加を予定していたものの、家庭の事情で出かけることが難しく、結果として未使用額が発生した。環境が改善したので、今年度からは国内を含めて研究集会での発信を増やす。まず、５月には福岡市で開催される国際ワークショップ”Asian Linear Collider Workshop" において成果発表を行う。また、2019年３月にはスイスにて国際ワークショップ”19th International Workshop on Advanced Computing and Analysis Techniques in Physics Research”への招聘を受けている。
また、ノートパソコンのうち数年以上使用したものが、セキュリティー上対応できなくなっているので、買い替えを予定している。それに伴って、PC固定でライセンスを購入している数学ソフトウェアが使用できなくなるので、新たにライセンス購入を行う。理研はアカデミックライセンスが適用されず数学ソフトウェアの購入が大学等と比較して割高になる。研究資金に余裕がある時に更新しておきたい。
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