2014 Fiscal Year Research-status Report
カイラル対称性を持つ格子ＱＣＤによるフレーバー物理の研究
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26400259
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
金児 隆志 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, 研究機関講師 (20342602)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 量子色力学 / 格子ゲージ理論 / 数値シミュレーション / フレーバー物理 / 新しい物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は格子ＱＣＤのゲージ配位の生成、及び、軽い中間子の電磁形状因子と弱崩壊形状因子の計算を完了し、チャームクォークを含む重い中間子の弱崩壊形状因子の計算に着手した。
格子ＱＣＤのゲージ配位は全ての物理量計算で使われる基礎データであるため、可能な限り理想的な配位を生成することが精密ＱＣＤ計算を実現する鍵となる。本研究では、交付申請書に記載した通り、カイラル対称性を厳密に保つことにより、現実世界よりも重いクォーク質量で配位を生成し、カイラル摂動論を指導原理にして現実世界のクォーク質量への外挿を行う。これにより、統計誤差と外挿誤差を抑えて高精度計算を達成する。対称性を厳密に保った配位生成は膨大な計算機資源を必要とするが、シミュレーションアルゴリズムを改良し、また、高エネルギー加速器研究機構設置のスーパーコンピュータを用いることにより、研究計画を上回るペースで配位生成を行い、本年度半ばで完了することができた。
そこで、軽い中間子の電磁形状因子と弱崩壊形状因子の計算も行った。電磁形状因子のシミュレーションデータのクォーク質量依存性をカイラル摂動論と精密に比較することにより、カイラル外挿の誤差をどの程度抑えられるかを精査した。この知見に基づいてＫ中間子の弱崩壊形状因子の精密計算も行った。これにより、小林・益川行列要素|Vus|を１％以下の高精度で決定し、フレーバー物理の最重要課題の一つである、小林・益川行列のユニタリ性の検証と新物理模型への示唆の解釈を行った。これらの予備研究の結果は来年度中に論文にまとめる予定である。
さらに研究計画を前倒しして、チャームクォークを含む重い中間子の弱崩壊形状因子の計算を開始した。その際、上述した予備研究で得られた知見を活かして、シミュレーションパラメタの選定と計算手法の調整を行った。
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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
本年度はカイラル対称性を厳密に保って格子ＱＣＤのゲージ配位を生成することを計画していたが、アルゴリズムの改良やスーパーコンピュータの使用により、本年度半ばに配位生成を完了することができた。このため、本研究計画の最重要課題である重い中間子の形状因子の計算に向けた予備研究を行うことができた。これらの予備研究は、カイラル摂動論の不定パラメタである低エネルギー定数を決定してカイラル摂動論の適用可能性を拡張し、また、フレーバー物理の最重要課題の一つである小林・益川行列のユニタリ性の検証を推し進めるもので、別々に論文にまとめる価値がある。さらに、来年度以降に計画している重い中間子の計算におけるアルゴリズムの調整やパラメタ選定にも大いに役立つ。このため、本年度の研究は計画以上に進展したと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度に生成した配位を用いて重い中間子の形状因子の計算を進めていく。この計算でまず重要となるのは、統計精度、ついで、カイラル外挿の精度である。統計精度に関しては、交付申請書にも記載した、クォーク行列の固有モードを用いた計算手法の改良が有望であると考えている。上述の予備研究でも改良を行ったが、その知見を活かして、さらなる改良に取り組みたい。また、予備研究によって軽い中間子の形状因子のカイラル展開の収束についての理解を大きく深めることができた。重い中間子の計算では、重中間子カイラル摂動論や重クォーク有効理論の示唆も取り入れて、外挿式の選定などを行いたい。
また、国内外の大型実験プロジェクトの進行により、交付申請書では計画していなかったバリオンの物理も素粒子標準理論の精密検証と新しい基礎理論の構築に大きな示唆を与えるようになりつつある。そこで、本研究計画の手法を将来、バリオンの物理に適応する可能性も併せて検討していきたい。
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| Causes of Carryover |
所属研究機関での会議のため、国内出張の期間を短縮し、差額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本格的に計算成果が出始める来年度以降により多くの学会・研究会に参加し、研究成果を発表するために使用する。
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