2020 Fiscal Year Annual Research Report
Quark-hadron duality in B meson semileptonic decays
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18H03710
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
橋本 省二 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 教授 (90280510)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大木 洋 奈良女子大学, 自然科学系, 助教 (50596939)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 量子色力学 / セミレプトニック崩壊 / インクルーシブ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、格子計算で得られたB中間子の構造関数に関する情報とインクルーシブ・セミレプトニック崩壊の実験データとを、解析接続の性質を用いて結びつけることを主たるアイデアとして提案した。一方、本研究課題の開始後（２０１９年度）に、スペクトル関数の任意の積分を格子計算から評価する手法を新たに開発できたことで、コーシーの積分定理を用いて解析接続を実行することなく、インクルーシブ崩壊の崩壊振幅を直接計算する可能性が開けてきた。この手法は、スペクトル関数の積分を格子計算で得られるユークリッド空間における相関関数に帰着する近似式（チェビシェフ多項式を用いる）を構築することで、インクルーシブ崩壊の全崩壊幅を計算するものである。非物理的運動量領域の情報を必要としない点で従来考えていた手法よりも優れているため、研究計画をこの新しい手法の開発に移行することとした。
テスト的な格子計算の結果を実行・解析して、インクルーシブ崩壊の全崩壊幅を評価した。計算結果を摂動QCDの計算の結果と比較することで、両方の手法の妥当性を相互に検証することができることも示し、Physical Review Letters 誌に論文を発表した。また、同じ手法の応用として、レプトン・核子散乱の全断面積を計算する手法についても、新たな理論的手法として論文として提案した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
B中間子のインクルーシブ・セミレプトニック崩壊の非摂動的な理論計算に関して、当初計画していた解析接続を用いる方法よりも使いやすく、かつ実験で測定されるセミレプトニック崩壊率を直接計算できる手法を開発したことで、従来は不可能だと思われていたインクルーシブ崩壊の非摂動的計算が可能になり、新たな可能性が拓けた。当初の計画では、実験結果を再解析する必要があるだけでなく、実験では得られない運動学的領域の情報を摂動計算を用いて補完しないといけないという問題があったが、これらの問題は解消された。結果として当初の計画以上に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今回発表した論文は、B中間子のインクルーシブ・セミレプトニック崩壊に対して、格子量子色力学を用いた完全に非摂動的な計算が可能であることを示したものである。結果は従来の摂動的計算と比較され、誤差の範囲内で一致を示している。本研究計画においては、まずこの解析をさらに細かく検証することを第一の課題とする。まず崩壊率をベクトル及び軸性ベクトルカレントの寄与に分解し、さらに偏極方向を崩壊後の粒子の運動量ど並行・垂直成分に分解して、それぞれの運動学的寄与について格子量子色力学計算の解析を行い、対応する摂動計算と比較する。また、崩壊率の近似手法に関しても検討を進め、外挿により誤差を取り除く手法を開発する。
この研究の最終的な目標はB中間子のインクルーシブ・セミレプトニック崩壊率を計算することだが、新たに開発した手法を検証するためにD中間子の崩壊についても計算を実行し、対応する実験結果と比較することも視野に入れる。そのためのシミュレーションの準備を進め。得られる計算資源の範囲内で予備的な計算を進める。
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