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格子場の理論に基づくB中間子崩壊の高精度数値計算による標準理論の検証

研究課題

研究課題/領域番号 18J11457
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(理論)
研究機関大阪大学 (2019)
名古屋大学 (2018)

研究代表者

中山 勝政  大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2019年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワード格子場の理論 / 数値計算 / QCD / B中間子 / くりこみ / 格子QCD / 素粒子論
研究実績の概要

本研究は、近年になって実験的にも注目され測定されている、B中間子の崩壊に関係する研究である。現在まで得られている実験結果と、標準模型に基づく従来の理論予想との間にはズレが存在し、詳細の議論を進めるためには理解しなければいけない問題として知られていた。本研究では、格子上における場の理論の定式化に基づいた数値計算を利用することで、従来の手法で必要とされていた仮定なしに理論予想を得ることを目標とした。特に、仮定によって不正確な理論予想を与えることが強く懸念されていたチャーモニウムの寄与に焦点をあてた。
前年度に開発したコード準備的な計算を元に、本年度ではより詳細な計算を進めた。具体的にはくりこみ定数と呼ばれる、物理量を正確に計算するために必要な量を決定した。計画段階で想定していた手法ではなく、本研究員が以前の研究でよく調べていたモーメントを利用したものに変更した。この新しい手法によって、想定していた手法よりも計算量が少なく曖昧さのない計算に成功した。
B中間子の崩壊過程を調べるために必要とされる2種類のくりこみ定数と、その混合を計算したのちに、実際に崩壊過程の理論計算にいおいて従来仮定していた因子化近似と呼ばれる近似が成立しているかどうかを調べた。その結果、2種類の演算子のうち一方は因子化近似の結果と無矛盾であるものの、もう一方には統計誤差を超えた明らかな近似の破れが確認された。この結果は従来の理論予測では不完全であった部分を実際に非摂動的な格子計算を用いて明らかにしたものであり、因子化近似を超えたさらに精度の良い計算や手法が必要になることを明らかにする。
半年での途中辞退であるため、実際に実験でズレが見られている物理量を計算しきることはできなかったものの、その計算に必要な量である 4点相関関数と繰り込み定数を計算しきることができ、因子化近似の破れを明らかにすることができたといえる。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 オープンアクセス 4件、 査読あり 4件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Atiyah-Patodi-Singer index on a lattice2020

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Fukaya, Naoki Kawai, Yoshiyuki Matsuki, Makito Mori, Katsumasa Nakayama, Tetsuya Onogi, Satoshi Yamaguchi
    • 雑誌名

      PTEP

      巻: 4 号: 4 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1093/ptep/ptaa031

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Charmonium contribution to B -> Kl^+l^-: testing the factorization approximation on the lattice2019

    • 著者名/発表者名
      Katsumasa Nakayama, Tsutomu Ishikawa, Shoji Hashimoto
    • 雑誌名

      Proceedings of Science

      巻: 062

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] D mesons as a probe of Casimir effect for chiral symmetry breaking2019

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Ishikawa, Katsumasa Nakayama, Daiki Suenaga, Kei Suzuki
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 100 号: 3 ページ: 034016-034016

    • DOI

      10.1103/physrevd.100.034016

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Test of factorization for the long-distance effects from charmonium on B -> K l+l-2019

    • 著者名/発表者名
      Katsumasa Nakayama, Shoji Hashimoto
    • 雑誌名

      PoS LATTICE2018 (2019)

      巻: -

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Casimir effect for nucleon parity doublets2019

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Ishikawa, Katsumasa Nakayama, Kei Suzuki
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 99 号: 5 ページ: 054010-054010

    • DOI

      10.1103/physrevd.99.054010

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lattice computation of the Dirac eigenvalue density in the perturbative regime of QCD2018

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Katsumasa、Fukaya Hidenori、Hashimoto Shoji
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 98 号: 1 ページ: 054010-054010

    • DOI

      10.1103/physrevd.98.014501

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Charmonium contribution to B -> Kl^+l^-: testing the factorization approximation on the lattice2019

    • 著者名/発表者名
      Katsumasa nakayama
    • 学会等名
      37th International Symposium on Lattice Field Theory (Lattice 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] B→ Kll崩壊における因子化近似の検証2019

    • 著者名/発表者名
      中山勝政
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Non-factorizable contribution in B-> K l^+l^- through the charmonium resonance2019

    • 著者名/発表者名
      Katsumasa Nakayama
    • 学会等名
      2019 Lattice Workshop for US - Japan Intensity Frontier Incubation
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 自発的に超対称性が破れた系の数値的研究2018

    • 著者名/発表者名
      中山勝政
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Test of factorization for the long-distance effects from charmonium in B → Kl+l-2018

    • 著者名/発表者名
      Katsumasa Nakayama
    • 学会等名
      36th International Symposium on Lattice Field Theory(Lattice 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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