2015 Fiscal Year Research-status Report
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26400261
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
出渕 卓 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, グループリーダー (60324068)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ミューオン / 異常磁気能率 / 量子色力学 / 素粒子・原子核物理 / 大規模数値計算 / 小林・益川理論 / 素粒子標準模型 / 格子ゲージ理論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
CP(荷電・パリティ )対称性を破る K中間子の 2体のπ中間子への崩壊、K →ππ 崩壊の格子QCDでの計算を行い、論文を出版した。物理的なクォーク質量で、Gパリティ境界条件を課した３フレーバーの動的格子QCDシミュレーションにより、π中間子の相対運動量を物理的に正しい値にすることに成功した。複数の寄与の間の打ち消し合いのために、総和が小さくなっているため、崩壊振幅の誤差はまだ大きいが最初のダイアグラムを全て取り入れた完全な計算を実行した。
ミューオンの異常磁気能率に関しては、誤差縮減の計算手法に大きな進展があり、計画を前倒しして物理的なクォーク質量での計算を実行中で、ハドロン真空偏極（HVP)と光光散乱 (LBL)両方に、予想外に早く結果が出つつある。また懸案であったHVPの非連結クォークループの寄与も有意な統計精度で計算に成功し、論文を出版した。
LBL に関しても、実空間上に３つ電磁カレントの内２つををある確率分布に従って配置することによって計算する方法により飛躍的な精度に精度を高めることに成功した。２つの電磁カレントそれぞれの数の積で統計数が高まる手法となっている。また、異常磁気能率は外部磁場に対応する電磁カレントへ流れ込む運動量を０にした極限で定義されるが、有限の運動量の点を計算し０への外挿を行うのではなく、直接運動量0 の値を得る方法を開発した。実空間で、ハドロン中の相対座標に関するモーメントが運動量空間は微分に対応することに着目した方法である。自然界より重いクォークの場合についての計算について、論文を出版した。
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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
ミューオン異常磁気能率（HVP)に関しては2体π中間子が中間状態に飛ぶ寄与がクォークの低いエネルギーに属する固有ベクトルで良く近似できることに注目した誤差縮減法を開発した。この2体π中間子の寄与は著距離で支配的になり、寄与自体は大きくないのに誤差には支配的に寄与するものであったが、それを固有ベクトル近似を使った多段階のAMA誤差縮減法を試みた。また、電磁カレントを時空のある程度お互いに間隔を開けたグリッド上に複数置き、乱数法を併用することによって大きな誤差縮減を達成した。これらの計算方法の進展により現在とりあえずの目標の 1%程度の統計誤差に到達しつつある。
概要で書いたように、計算手法について複数の新しいアイディア, 多段階AMA誤差縮減法、低固有モード近似j、グリッド状の乱数ソース、実空間 N^2 法、相対座標に関するモーメント法、Gパリティ境界条件、 を得ることによって、今まででは考えられなかった精度が達成できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
K→ππ崩壊に関しては、最初の計算では、計算プログラムが使っている、疑似乱数に欲しくない相関を入れてしまった計算を行っていたことが分かった。その影響について精細な検討を行った結果、得られた結果の数桁したのインパクトしか無く、ほぼ間違いなく影響は見えないという結論に至ったが。現在正しい疑似乱数で、統計を大幅に増やした計算を実行中である。同時に電弱演算子の繰り込みの計算を改善することによって、統計誤差と系統誤差を合わせて、１０－２０％程度の誤差の値を得て、小林・益川理論への新しい検証を与えることを今後の目標とする。
ミューオン異常磁気能率に関して HVPについては、現在 アップ、ダウンクォーク、ストレンジからの連結ダイアグラムの寄与がとりあえずのマイルストーンである 1% の精度を達成し、チャームクォークや量子電磁気的な寄与をも計算することによって、期待通りの g-2 実験の精度に語巣事の出来る第一原理計算が出来そうなのでそれを遂行する。
LBLに関して、物理的なクォーク質量点での計算が進行中であり、また非連結ダイアグラムに関しても、モンテカルロ積分へのサンプルが複数のクォークループの積で掛ける性質を利用した計算方法が有効であることがわかったので、それを実行し、とりあえずは 一番大きな寄与であろう、2つのクォーク非連結グラフ（ストレンジとアップ、ダウンクォークの差に比例する寄与）を計算する。
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| Causes of Carryover |
新しい計算方法のアイディアが効果的であることが分かったため、現有の計算機の範囲内でテスト計算を行うことが出来たが、新しいアーキテクチャ（特に Intel の Knight Landing)や新しい計算言語(特にC++11,C++14の新しいテンプレート)に対応するため、 予定していた解析用の計算機の購入を次年度に遅らせている。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
テスト・解析用サーバー として インテル社の Knight Landing チップを用いた小規模な機械を購入する。
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[Journal Article] Lattice calculation of the leading strange quark-connected contribution to the muon g － 22016
Author(s)
T. Blum, P.A. Boyle, L. Del Debbio, R.J. Hudspith, T. Izubuchi, A. Juttner, C. Lehner, R. Lewis, K. Maltman, M. Krstić Marinkovc, A. Portelli, M. Spraggs
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Journal Title
Journal of High Energy Physics (JHEP)
Volume: 2016:063
Pages: 1-19
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Covariant approximation averaging2015
Author(s)
Eigo Shintani, Rudy Arthur, Thomas Blum, Taku Izubuchi, Chulwoo Jung, and Christoph Lehner
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Journal Title
Phys. Rev. D
Volume: D91
Pages: 114511:1-23
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Standard Model Prediction for Direct CP Violation in K→ππ Decay2015
Author(s)
Z. Bai, T. Blum, P.A. Boyle, N.H. Christ, J. Frison, N. Garron, T. Izubuchi, C. Jung, C. Kelly, C. Lehner, R.D. Mawhinney, C.T. Sachrajda, A. Soni, and D. Zhang (RBC and UKQCD Collaborations)
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Journal Title
Phys. Rev. Lett
Volume: 115
Pages: 212001:1-6
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Initial nucleon structure results with chiral quarks at the physical point2015
Author(s)
S. Syritsyn, T. Blum, M. Engelhardt, J. Green, T. Izubuchi, C. Jung, S. Krieg, M. Lin, S. Meinel, J. Negele, S. Ohta, A. Pochinsky, E. Shintani
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Journal Title
Proceedings of Science
Volume: Lattice2014
Pages: 134:1-7
Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Inclusive tau decay and Lattice QCD2015
Author(s)
Taku Izubuchi
Organizer
Kavli Institute for Theoretical Physics, "Lattice Gauge Theory for the LHC and Bey ond"
Place of Presentation
Santa Barbara, CA, USA
Year and Date
2015-09-23 – 2015-09-23
Int'l Joint Research / Invited
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