2019 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 |
物質優勢宇宙となるための条件の一つであるCP対称性の破れに起因する重要な事象である電磁双極子能率(EDM)において、より高精度の検出実験が計画されており、その実験結果と比較するための精密な理論計算が重要である。特に核子を用いたEDMでは、核子を構成するクォーク等にCP対称性を破る相互作用がどのように核子EDMに寄与するかを定量的に計算する必要がある。しかし、クォークに働く強い相互作用の源である量子色力学(QCD)は摂動計算等の解析的計算手法が有効ではなく、格子ゲージ理論の数値シミュレーションによる第一原理計算(格子QCD)が重要である。特にθ項はゲージ場の非自明なトポロジーの揺らぎ(トポロジカル電荷)によってCP対称性の破れが生じるQCDの基本的な相互作用であり、そのθ項がもたらす核子EDMへの寄与を精密に計算することが極めて重要である。本年度はθ項のようなゲージ場が引き起こす核子EDMへの寄与を効率的に計算する新たな手法の研究とその応用を行なった。従来の格子計算では、電磁カレントの核子形状因子からEDMを計算していたが、今回新たに提唱した方法は外部一様電場中のQCDを考え、その真空中のCP対称性を破る演算子の核子行列要素からEDMを計算する方法である。この方法によりトポロジカル電荷そのものではなく、時空間に依存するトポロジカル電荷密度演算子の行列要素を考えれば良いため、核子から十分離れた遠方のトポロジカル電荷密度の揺らぎを抑制する事が出来るため、将来的に形状因子法に代わる新たな計算手法となりうる可能性がある。幾つかのクォーク質量での背景電場中のゲージ配位の生成による行列要素の計算からEDMを計算し、従来の形状因子法によるEDMの結果が整合する事も確認した。今後は現実的なクォーク質量、大きな格子体積での数値計算を行う予定である。
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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
本年度研究実績の概要の通り、本研究課題の大きな目標の一つであった格子ゲージ理論におけるEDM計算の理論研究が大きく進展した。また本研究成果は格子ゲージ理論研究者が一堂に会する国際会議Lattice2019での基調講演に招待され、そこで発表を行うことが出来た。以上のような実績により、大きく研究が進展したものであると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は背景電場中の格子ゲージ理論のより詳細な理解と、具体的なEDM等の物理量数値計算への応用を行う予定である。次年度は新型コロナウィルスの影響により研究会への参加、共同研究者との研究打ち合わせ、他大学等共同利用研究機関への出張等が非常に困難になることが予想されるため、遠隔会議用のツールの使用やサーバー計算機の運用等の対応を行なって研究を行う予定である。
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