2017 Fiscal Year Research-status Report
物質優勢宇宙の起源解明に向けた素粒子原子核の非摂動的計算
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17K14309
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| Research Institution | Nara Women's University |
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Principal Investigator |
大木 洋 奈良女子大学, 自然科学系, 助教 (50596939)
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2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 格子ゲージ理論 / 素粒子論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙の起源を解明する上で重要な事象としてCP対称性の破れが挙げられる。特に核子を用いた電磁双極子能率(EDM)はCP対称性の破れを示す代表的な物理現象の一つであり、EDMを発見すべく様々な実験が計画されており、今後数年以内にEDMの観測可能性が高まる状況であると言える。一方理論的研究においては、それら実験結果と比較する上で有用となるだけの十分な精度の計算が出来ておらず、その理論的研究を進展させる必要がある。特に核子を用いたEDMは、量子色力学(QCD)における不定性が大きく、非摂動効果を含めた定量的な計算を行うためには、格子ゲージ理論を用いたQCDの第一原理計算が重要である。本年度は、格子QCDにおける一般のCP対称性を破る演算子が含まれた場合の核子の形状因子の計算に関する従来の格子計算法の再解析を行った。その結果、CP対称性の破れを表すCP-oddな形状因子に存在する余分な混合項が、従来の計算法では厳密には削減出来ていない事が分かり新たに対称性に基づく解析を用いた余分な混合項を厳密に削減する公式を提唱した。さらに、外部電場法を用いたエネルギー変位の応答による核子EDMの計算法は、上記CP対称性演算子の形状因子に寄与する余分な混合項が存在しない定式化であるため、形状因子法と外部電場法を直接比較する事で、その新しい公式の有用性を検証する事が出来る。我々は、chromo-EDM演算子と呼ばれる素粒子標準模型を超えた物理の探求に重要な、CP対称性を破る演算子に対して、格子数値計算による両者を定量的に比較する事で、その新しい公式の整合性を確認した。現在、これまで最も精力的に計算が行なわれているQCDのθパラメータによる核子EDMを、大きな統計量で、かつ形状因子法と外部電場法の二つの手法を適用することにより、統計誤差、系統誤差の小さい高精度決定を行うことを進めている。
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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
本年度の目標であった、CP 対称性を破る一般的な相互作用項を含む場合の核子形状因子の解析的研究を進展させる事ができた。また実際の数値計算では、我々の共同研究の一つの拠点である理化学研究所のスーパーコンピューターを用いた大規模数値解析を順調に遂行出来たため、格子体積16^3x24と24^3x64の二つの体積における形状因子法と外部電場法との比較が完了し、我々の提唱する新しい削減法の検証が完了した。その研究成果は既に学術論文において発表し、本年度中に受理された。また本研究成果は様々な招待講演でも発表され、素粒子論、格子理論研究者から大きな注目を集めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
我々の新しい公式を用いたQCDのθパラメータによる核子EDMを、大きな統計量で計算する必要がある。θパラメータを含めた核子の物理では、従来の研究からCPを破る形状因子への寄与が小さくなる事が分かっており、更に、新しい公式を用いた余分な混合項を削減する事により、形状因子のシグナルが小さくなり、誤差が大きくなる事が予想される。
格子体積24^3x64における核子相関関数とCP対称性を破る演算子が含まれる場合の電磁カレントの核子行列要素の計算を従来よりも大きな統計量で計算する事を計画している。理化学研究所のスーパーコンピューターを用いた大規模数値計算と、
サーバーコンピュータによるデータ解析を並行して行う事で研究を効率的に進め、統計誤差、系統誤差の小さい高精度決定を行うことを目標に研究を行う予定である。
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