| 研究課題/領域番号 |
16K05320
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| 研究機関 | 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 |
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研究代表者 |
青木 保道 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, 特任准教授 (20292500)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 新物理探索 / 中間子 / 核子 / 格子ゲージ理論 / 陽子崩壊 / 複合ヒッグス模型 / 暗黒物質 |
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| 研究実績の概要 |
本課題では極微な世界を記述する新物理法則の探索を核子や中間子をプローブとして行う事を目標に、その理論計算の精度向上を目指している。格子ゲージ理論に基づく数値計算が現状で唯一の方法であるが、その精度向上のために、新しい計算技術の応用と新規開発を行いつつキーとなる物理量の計算を行う。
新物理の決定的証拠となる陽子崩壊事象をとらえようとする観測実験により寿命の下限の更新が進んでいる。本課題では、観測実験の結果から新物理候補理論の制限を行う橋渡しとなる陽子崩壊QCD行列要素の計算を行っている。技術の有効性を確認できたAMA(All-Mode Averaging)による改良の結果を出版し、この技術の物理点直上の計算への応用を進めている。ドメインウォールフェルミオンとウィルソンフェルミオンによる二つの独立した計算が進行中である。
新物理法則の候補となる強結合理論(Large-Nf QCD)の解析では、8フレーバーQCD理論の格子計算を行い、その理論でヒッグス粒子の候補となるフレーバー一重項スカラー(σ)の質量、暗黒物質候補となるテクニ陽子、暗黒物質の理論パラメタとして重要なディラトン崩壊定数等の結果を出版した。これらの計算には様々な分散縮小法を適用することによりシグナルを得ることに成功している。さらに、Yang-Mils勾配流の応用により、フレーバー一重項擬スカラー(通常のQCDではη')質量の測定に成功し、論文に纏めているところである。Nfが大きくなるにつれて、σが軽くなり、η'が重くなるという、新奇な動力学が発現していることが確認されており、量子異常とスケール普遍性の競合によるゲージ場の量子論の新たな側面として重要な発見といえる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
この課題で応用／開発する新技術として (i) 分散縮小法、(ii) AMA、(iii) 変分法と相関行列、(iv) Yang-Mils勾配流をあげている。4点ののうち2点(i),(ii)については昨年度までに実用化し、(iv)は実績概要に述べたように成功している。また、σの解析では、特に真空の寄与の相殺が重要で統計的に困難な問題であるが、これを新たな分散縮小法により改善するアイデアをテストしている。さらに、η’と同じ量子数を持つグルーボール演算子の相関関数に(iii)を適用してシグナルを抽出し、Large-Nf で格段に重くなっているη'の正体を突き止めることにつなげていく。これらとその他のスペクトラムとの比較から近似的スケール不変かつカイラル対称性が自発的に破れた新奇な非摂動論的動力学の解明が期待される。
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| 今後の研究の推進方策 |
まず陽子崩壊行列要素の物理点直上の計算をさらに押し進める。ある種のモデル計算では非物理的な比較的大きなudクォーク質量から物理点へ近づけることにより大幅な減少が予想されている。現状では大きな質量からの多項式による外挿に頼っているために排除し切れていないこの可能性の成否に決着をつける上で、物理点直上の計算が決定的に重要である。また、ドメインウォールフェルミオンとウィルソンフェルミオンによる二つの独立した計算が進行中であり、格子化誤差の評価もこれにより精密に行う事ができる。
Large-Nf QCDでは、η'とσの質量の計算を軸に新技術の開発を進めながら新奇な動力学の解明を進めていく。また、現象論的に重要なPeskin-Takeuchi S パラメタの計算は、有限体積効果の制御を慎重に行いつつ進めている。従来のフーリエ変換後の真空偏極関数から導出する方法に加え、時間相関関数のモーメントから求める方法も新たに取り入れ、導出法による系統誤差の評価も行い、最終的な値の導出を試みる。また、後者の方法の応用として、ベクトルと軸性ベクトルに結合する軽い複合粒子単独の寄与も計算でき、現象論的なスペクトル分解の評価も併せて行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
昨年度に発生した大幅な次年度使用額を適正に執行して、今年度からの次年度使用額は比較的少額に留まった。
引き続き研究代表者の雇用条件により本人の旅費としての執行は困難であるが、招へいを予定より増やす事と今年度調達したストレージの拡充により適正に使用していく予定である。
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