2021 Fiscal Year Annual Research Report
強い相互作用の第一原理計算による軽ハドロン形状因子の総合理解
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19H01892
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
山崎 剛 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (00511437)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 勝一 東北大学, 理学研究科, 准教授 (60332590)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 素粒子理論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
強い力の特徴であるクォーク・グルーオン→核子→原子核という階層構造を統一的に扱い、第一原理計算が可能な格子QCD計算から、軽いハドロンの性質を定量的かつ総合的に理解することを目指した研究を行った。
その一つが素粒子標準模型を超える物理の探索に関係するK中間子セミレプトニック崩壊形状因子の計算である。現在、キャビボ-小林-益川クォーク混合行列要素の一つであるVusには、標準模型からの予言値と実験値にズレが示唆されており、このズレの検証が急がれている。本課題では、一辺が10fmを超える大体積かつ現実的クォーク質量で生成されたゲージ配位(PACS10配位)を用いて、K中間子セミレプトニック崩壊実験からVusを決定するために必要なK中間子崩壊形状因子の高精度計算を実施した。0.6%誤差でVusを決定した以前の研究結果に加え、格子間隔を小さくした計算結果を取り入れた解析により連続極限での形状因子を求めた。その結果を用いて決定したVusは、以前よりも小さな誤差で得られた。現状では、我々の結果を用いたVusの値は標準模型の予言値と無矛盾な結果となっている。
核子形状因子研究についてはPACS10配位を用いた継続計算から、以前の研究で明らかになった核子荷電半径に含まれる系統誤差の原因は、有限格子間隔依存性によるものである可能性が高まった。しかし、以前の結果との定性的な違いも見えているため、より詳細な解析が必要になると考えられる。また、荷電半径などに関係する形状因子の微分を直接計算する方法の開発研究を行い、核子形状因子計算へこの方法を適用した。その結果、関数形を仮定したフィットから荷電半径を求める従来の方法よりも、統計誤差と系統誤差を合わせた不定性で比較すると、精度が向上する可能性があることを示した。
これらの研究成果は学術雑誌Physical Review Dや国際会議報告などで発表した
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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
上述のように、K中間子セミプトニック崩壊形状因子計算、核子形状計算は順調に進んでいる。また、それらの発展的研究である、さらに格子間隔を小さくしたゲージ配位を用いた研究も実施している。この計算には2020年から稼働し始めたスーパーコンピュータ「富岳」を利用しており、研究の大きな進展が期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の主な目標は、上述の研究成果を得た計算よりも格子間隔を小さくしたゲージ配位を用いて、K中間子セミレプトニック崩壊、及び、核子形状因子の計算を行うことである。これにより系統後誤差の大部分を占めると考えられる有限格子間隔依存性を格段に小さくできると考えられる。それ以外にも、軽中間子電磁的形状因子計算や、ハドロン荷電半径を形状因子を介さずに直接計算する方法の改良研究を行う予定である。
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[Journal Article] 素粒子質量起源の理論探索2021
Author(s)
青木保道, 青山龍美, Ed Bennett, 倉知昌史, 益川敏英, 三浦光太郎, 長井敬一, 大木洋, Enrico Rinaldi, 柴田章博, 山脇幸一, 山崎剛 for LatKMI Collaboration
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Journal Title
HPCI Research Report
Volume: 6
Pages: 44-50
Peer Reviewed / Open Access
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