2016 Fiscal Year Annual Research Report
Flavor physics in lattice QCD with exact chiral symmetry
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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 |
素粒子標準理論を超える新しい物理の探索を目指し、フレーバー物理において重要なハドロン行列要素を格子ＱＣＤの数値シミュレーションによって精密に計算した。くりこみを制御して高精度な計算を行うため、本研究では、カイラル対称性を保つ理想的な定式化を採用した。
まず、統計・系統誤差を抑える計算手法を確立するために、実験によってよく知られているπ、Ｋ中間子の電磁形状因子の高精度計算を行った。現実世界よりも重いアップ・ダウンクォーク質量を用いるなどして、物理量計算の計算コストを格段に削減し、統計精度を改善した。一方、ＱＣＤの有効理論であるカイラル摂動論を用いることにより、現実世界のクォーク質量へのシミュレーション結果の外挿、すなわち、カイラル外挿の不定性も制御した。荷電半径の実験値を高精度で再現することを確認するとともに、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、この有効理論の応用範囲を拡大した。なお、Ｋ中間子の電磁形状因子を計算し、実験との一致を確認したのは、本研究が初めてである。
次に、この手法を踏襲し、小林・益川行列要素|Vus|の決定において重要な、Ｋ中間子セミレプトニック崩壊の形状因子を高精度で決定した。電磁形状因子で決定した低エネルギー定数の情報を用いることにより、形状因子のカイラル外挿を制御し、|Vus|を１％以下の精度で決定した。
最終年度は、我が国が主導するBelle II実験への貢献を念頭におき、重いクォークの物理に研究を拡張した。格子作用を改良して計算コストを削減し、チャームクォーク質量を大きく超える4.6GeVの格子カットオフまでシミュレーションを行うことができた。これにより、小林・益川行列要素|Vcd|,|Vcs|の決定において重要なＤ中間子セミレプトニック崩壊の形状因子の高精度計算を行った。
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